Yn moderne elektroanyske produktûntwerp spilet impedânsjekontrôle in krúsjale rol. PCB-impedânsjekontrôle omfettet wichtige prestaasje-yndikatoaren lykas sinjaaltransmissionstabiliteit, anty-ynterferinsjefermogen en enerzjyferbrûk. Litte wy dan de relevante kennis oer impedânsjekontrôle ûndersykje.

Wat is Impedance Matching?

Impedance matching wurdt primêr brûkt yn transmission linen om te soargjen dat alle hege frekwinsje magnetron sinjalen wurde oerdroegen oan it load punt sûnder sinjaal refleksje werom nei de boarne. Dit soarget derfoar dat de ynfier- en útfiereinen fan 'e oerdrachtline binne yn in impedânsje-oanpaste steat, ornaris oantsjutten as impedânsje-oerienkomst.

Wêrom is Impedance Matching nedich?

Yn low-speed PCB design, impedance matching is net altyd nedich. Yn hege snelheid PCB-ûntwerp, om folsleine, betroubere, krekte en ynterferinsjefrije sinjaaltransmission te berikken, is it lykwols essinsjeel om te soargjen dat de circuitprestaasjes levere troch it printe circuit board garandearret dat der gjin sinjaalrefleksje optreedt by oerdracht. Impedânsje-oerienkomst soarget foar sinjaalintegriteit en leech oerdrachtferlies. As krityske sinjalen gjin impedânsje-oerienkomst berikke, kin it liede ta sinjaalrefleksje, rebound en ferlies. Dit kin orizjineel goede sinjaalgolffoarmen fersteure, direkt ynfloed op circuitprestaasjes en sels funksjonaliteit.

Hokker rigels fereaskje typysk impedânsjekontrôle en hoefolle impedânsje is nedich?

As wy hawwe leard earder, net alle rigels nedich impedance matching; allinich ús hege snelheidslinen hawwe kontroleare impedânsje nedich. Ferskillende sinjalen hawwe ferskillende impedânsje wearden. Algemiene wearden foar differinsjaalimpedânsje omfetsje 90Ω, 100Ω, en 120Ω. Yn 't algemien fereasket USB 2.0 it kontrolearjen fan impedânsje by 90Ω, wylst HDMI, USB 3.0, MIPI, Fast Ethernet en Gigabit Ethernet 100Ω-impedânsje fereaskje. RS422 fereasket typysk 120Ω impedânsje, en single-einige rigels hawwe oer it algemien 50Ω impedânsje nedich.

Wat is Impedance Control?

Troch de steapele dikte fan it circuit board en de breedte fan it spoar, de wearde fan impedance kontrôle is ek oars. Foar diriginten op in hege-snelheid circuit board, harren impedance wearde wurdt regele yn in spesifyk berik, dat hjit "impedance control".

Faktors dy't Impedânsje beynfloedzje

As ien parameter feroaret wylst oare betingsten konstant wurde hâlden, binne de faktoaren dy't de impedânsje beynfloedzje as folgjend:

• Spoarbreedte: Spoarbreedte is omkeard evenredich mei impedânsje. Tinner spoarbreedten komme mei hegere impedânsje, wylst bredere spoarbreedten komme mei legere impedânsje. It kontrolearjen fan spoarbreedte binnen in tolerânsje fan +/- 10% is nedich foar bettere impedânsjekontrôle. Hiaten yn sinjaalspoaren beynfloedzje de heule testgolffoarm, en syn ienpuntimpedânsje is te heech, wat de heule golffoarm unjildich makket. Impedance rigels moatte net wurde patched, en eltse gat yn it sinjaal trace moat net mear as 10%. Spoarbreedte wurdt primêr regele troch etsprosessen. Om de krektens fan spoarbreedte te garandearjen, wurdt technykkompensaasje útfierd op 'e fotomaskers basearre op etsûndersnijing, litografyske flaters, en flaters foar oerdracht fan patroanen.
• Dielektryske dikte: Dielektryske dikte is direkt evenredich mei impedânsje. Hoe dikker it dielektrike, hoe heger de impedânsje. Ferskillende semicured lekkens hawwe wikseljende hars ynhâld en dikte. De definitive dikte nei laminaasje hinget ôf fan 'e platheid fan' e parse en de proseduere fan 'e drukplaat. Foar elk type boerdmateriaal binne technysk ûntwerp, drukplaatkontrôle, en tolerânsjes foar ynkommende materiaal essensjeel foar it krijen fan de tastiene dielektryske laachdikte.
• Dielektryske konstante: Dielektrike konstante is omkeard evenredich mei impedânsje. In hegere dielektrike konstante komt mei in legere impedânsje. Dielektrike konstante wurdt primêr regele troch materiaal seleksje. Ferskillende boardmaterialen hawwe ûnderskate dielektryske konstanten, dy't relatearre binne oan 'e brûkte harsmaterialen. Bygelyks, FR4-boardmaterialen hawwe dielektryske konstanten fariearjend fan 3.9 oant 4.5, ôfnimmend mei tanimmende frekwinsje. PTFE-boardmaterialen hawwe dielektryske konstanten fariearjend fan 2.2 oant 3.9. High-speed sinjaal oerdracht fereasket hegere impedânsje wearden, dus nedich legere dielectric konstanten.
• Koperdikte: Koperfoliedikte is omkeard evenredich mei impedânsje. Hoe dikker it koper, hoe leger de impedânsje. Koper dikte kin wurde regele troch patroan electroplating of selektearje basis materiaal koper folie mei de passende dikte.
• Soldermask dikte: Soldermask dikte is omkeard evenredich mei impedânsje. Binnen in bepaald berik, hoe dikker it soldermasker, hoe leger de impedânsje. Typysk fermindert it printsjen fan ien pass fan soldeermasker ien-einige impedânsje mei 2 ohm en differinsjaalimpedânsje mei 8 ohm. De reduksjewearde ferdûbelet by it printsjen fan twa passes yn ferliking mei ien pass. Nei it printsjen fan trije kear of mear feroaret de impedânsjewearde net mear.

GreatPCB Impedance Design & Control

(allinich sampling 100Ω differinsjaalimpedânsje)

• Design stackup. De min. dielektryske dikte tusken lagen moat 50um wêze.

• Design circuit breedte en romte breedte. Neffens simulaasje berekkening design circuit trace.

it spoar / romte breedte foar stackup 1 # is 70/130um;

it spoar / romte breedte foar stackup 2 # is 95/140um;

it spoar / romte breedte foar stackup 3 # is 125/130um;

it spoar / romte breedte foar stackup 4 # is 105/150um.

• Bepale de proses parameters troch earste artikel ynspeksje, kontrolearje de proses parameters.
• Kontrolearje willekeurich de impedânsje yn produksje en samar kontrolearje it ôfmakke produkt.

Oerwagings foar Impedance berekkeningen

• Kies bredere trace breedte, net smeller.

D'r is in limyt oan hoe smel spoaren kinne wêze yn it fabrikaazjeproses, wylst d'r gjin limyt is foar hoe breed se kinne wêze. As de PCB-fabrikant by fabrikaazje de spoarbreedte moat ferminderje om in spesifike impedânsje te berikken en de smelle limyt berikt, kin it liede ta komplikaasjes. Dit kin resultearje yn ferhege kosten, ûntspannen impedânsjekontrôle, of ûntwerpmodifikaasjes. Dêrom, by it berekkenjen, it rjochtsjen op relatyf bredere spoarbreedte betsjut wat legere doelimpedânsje, bygelyks as de doelimpedânsje 50 ohms is, moatte wy rjochtsje op rûnom 49 ohms, om berekkeningen tichtby 51 ohms te foarkommen.

• Algemiene trends yn impedânsjekontrôle.

Us ûntwerp kin meardere doelen foar impedânsjekontrôle hawwe, of bias nei gruttere of bias nei lytsere wearden. Mije gefallen dêr't bygelyks de 100 ohm bias nei gruttere wearden en de 90 ohm bias nei lytsere wearden.

• Tink oan koperbalâns en harsstream.

Wannear't ien kant of beide kanten fan de semy-cured lekkens belûke etste spoaren, tidens de laminaasje proses, de hars sil folje de gatten efterlitten troch de etste spoaren, resultearret yn fermindere hars dikte tusken de lagen. Hoe leger it koperbalâns, hoe mear hars sil tafoege wurde, wat minder oerbliuwt. Dus, as jo in semi-geharde blêddikte fan 5 mil nedich hawwe tusken twa lagen, kies dan in wat dikker semi-genezen blêd basearre op 'e koperbalâns.

• Spesifisearje glêzen stof type en hars ynhâld.

Ferskillende glêzen stoffen en harsinhâld yn 'e semi-geharde lekkens as kearnmaterialen liede ta ferskate knooppuntkoëffisjinten. Sels mei likernôch deselde hichte kin der ferskillen tusken 3.5 en 4, dat kin feroarsaakje in fariaasje fan likernôch 3 ohm yn single-line impedance. Derneist binne it glêseffekt en de grutte fan 'e glêzen stof iepeningen nau besibbe. As jo ​​ûntwerpe foar 10Gbps of hegere snelheden en jo stack-up spesifisearret de materialen net, en de PCB-fabrikant brûkt ienblêd 1080-materiaal, kin it liede ta problemen mei sinjaalintegriteit.

• Kommunisearje mei de PCB-fabrikant.

Soms kinne d'r berekkeningsflaters wêze yn koperbalâns en harsstream, en kin de dielektrike konstante fan nije materialen net oerienkomme mei de nominale wearden. Guon PCB-fabrikanten hawwe miskien net de fereaske glêzen stof op foarried, wat liedt ta swierrichheden by it útfieren fan de stack-up of feroarsaakje fertraging. As jo ​​​​soksoarte situaasjes tsjinkomme, is de bêste oanpak om te kommunisearjen mei de PCB-fabrikant fan it begjin fan it ûntwerp, en freegje har om in stack-up te ûntwerpen basearre op 'e easken fan' e ûntwerper en har eigen ûnderfining. Troch meardere rûnten fan kommunikaasje en befêstiging kin in ideale stack-up berikt wurde mei in pear iteraasjes, wat it folgjende ûntwerpproses sil fasilitearje.

Wolkom om ús impedânsjeberekkeningsark te brûken. Om mear ûntwerptypen te foldwaan, sille wy it yn 'e takomst opwurdearje.