पीसीबी प्रतिबाधा नियन्त्रण

जस्तैPCB सिग्नल स्विचिङ गति बढ्दै जान्छ, आजका पीसीबी डिजाइनरहरूले PCB ट्रेसहरूको प्रतिबाधा बुझ्न र नियन्त्रण गर्न आवश्यक छ। छोटो सिग्नलिङ समय र आधुनिक डिजिटल सर्किटहरूको उच्च घडी दरहरूको साथ, PCB ट्रेसहरू अब साधारण जडानहरू छैनन्, बरु प्रसारण लाइनहरू।

अभ्यासमा, 1ns वा 300Mhz माथि एनालग फ्रिक्वेन्सीहरू भन्दा बढी डिजिटल सीमान्त गतिमा ट्रेस प्रतिबाधा नियन्त्रण गर्न आवश्यक छ। PCB ट्रेसहरूको प्रमुख मापदण्डहरू मध्ये एक तिनीहरूको विशेषता प्रतिबाधा हो (अर्थात्, संकेत प्रसारण लाइनको साथ यात्रा गर्दा लहरको प्रवाहमा भोल्टेजको अनुपात)। मुद्रित सर्किट बोर्ड कन्डक्टरको विशेषता प्रतिबाधा सर्किट बोर्ड डिजाइनको एक महत्त्वपूर्ण सूचक हो, विशेष गरीपीसीबी डिजाइनउच्च-फ्रिक्वेन्सी सर्किटहरूको, यो कन्डक्टरको विशेषता प्रतिबाधा र यन्त्र वा सिग्नलको विशेषता प्रतिबाधाले आवश्यक पर्ने संकेत मिल्ने वा मिल्दैन भन्ने कुरालाई विचार गर्नुपर्छ। यसले दुई अवधारणाहरू समावेश गर्दछ: प्रतिबाधा नियन्त्रण र प्रतिबाधा मिलान, यो लेख प्रतिबाधा नियन्त्रण र स्ट्याकिंग डिजाइन मुद्दाहरूमा केन्द्रित छ।

प्रतिबाधा नियन्त्रण, सर्किट बोर्डमा कन्डक्टरसँग यसको प्रसारण दर सुधार गर्नको लागि विभिन्न प्रकारका सिग्नल ट्रान्समिशन हुनेछ र यसको फ्रिक्वेन्सी सुधार गर्नुपर्दछ, रेखा आफैं, यदि नक्काशीको कारणले गर्दा, लेमिनेटेड तहको मोटाई, कन्डक्टरको चौडाइ। र अन्य विभिन्न कारकहरू, परिवर्तनको योग्य प्रतिबाधाको परिणाम हुनेछ, ताकि यसको संकेत विकृति। त्यसैले, उच्च गति सर्किट बोर्ड मा कन्डक्टर, यसको प्रतिबाधा मूल्य "प्रतिबाधा नियन्त्रण" भनिन्छ, एक निश्चित दायरा भित्र नियन्त्रण गर्नुपर्छ।

एक PCB ट्रेस को प्रतिबाधा यसको प्रेरक र capacitive inductance, प्रतिरोध र चालकता द्वारा निर्धारित गरिनेछ। PCB ट्रेसहरूको प्रतिबाधालाई असर गर्ने कारकहरू हुन्: तामाको तारको चौडाइ, तामाको तारको मोटाई, डाइलेक्ट्रिकको डाइलेक्ट्रिक स्थिरता, डाइलेक्ट्रिकको मोटाई, प्याडहरूको मोटाई, ग्राउन्ड तारको मार्ग, ट्रेस वरपरका ट्रेसहरू, आदि। PCB प्रतिबाधा। 25 देखि 120 ohms सम्म।

अभ्यासमा, 1ns वा 300Mhz माथि एनालग फ्रिक्वेन्सीहरू भन्दा बढी डिजिटल सीमान्त गतिमा ट्रेस प्रतिबाधा नियन्त्रण गर्न आवश्यक छ। PCB ट्रेसहरूको प्रमुख मापदण्डहरू मध्ये एक तिनीहरूको विशेषता प्रतिबाधा हो (अर्थात्, संकेत प्रसारण लाइनको साथ यात्रा गर्दा लहरको प्रवाहमा भोल्टेजको अनुपात)। मुद्रित सर्किट बोर्ड कन्डक्टरको विशेषता प्रतिबाधा सर्किट बोर्ड डिजाइन को एक महत्वपूर्ण सूचक हो, विशेष गरी उच्च आवृत्ति सर्किट को पीसीबी डिजाइन मा, यो कन्डक्टर को विशेषता प्रतिबाधा र यन्त्र वा संकेत को विशेषता प्रतिबाधा द्वारा आवश्यक मान्नुपर्छ। उस्तै, मेल खाने वा नमान्ने। यसले दुई अवधारणाहरू समावेश गर्दछ: प्रतिबाधा नियन्त्रण र प्रतिबाधा मिलान, यो लेख प्रतिबाधा नियन्त्रण र स्ट्याकिंग डिजाइन मुद्दाहरूमा केन्द्रित छ।

प्रतिबाधा नियन्त्रण, सर्किट बोर्डमा कन्डक्टरसँग यसको प्रसारण दर सुधार गर्नको लागि विभिन्न प्रकारका सिग्नल ट्रान्समिशन हुनेछ र यसको फ्रिक्वेन्सी सुधार गर्नुपर्दछ, रेखा आफैं, यदि नक्काशीको कारणले गर्दा, लेमिनेटेड तहको मोटाई, कन्डक्टरको चौडाइ। र अन्य विभिन्न कारकहरू, परिवर्तनको योग्य प्रतिबाधाको परिणाम हुनेछ, ताकि यसको संकेत विकृति। त्यसैले, उच्च गति सर्किट बोर्ड मा कन्डक्टर, यसको प्रतिबाधा मूल्य "प्रतिबाधा नियन्त्रण" भनिन्छ, एक निश्चित दायरा भित्र नियन्त्रण गर्नुपर्छ।

एक PCB ट्रेस को प्रतिबाधा यसको प्रेरक र capacitive inductance, प्रतिरोध र चालकता द्वारा निर्धारित गरिनेछ। PCB ट्रेसहरूको प्रतिबाधालाई असर गर्ने कारकहरू हुन्: तामाको तारको चौडाइ, तामाको तारको मोटाई, डाइलेक्ट्रिकको डाइलेक्ट्रिक स्थिरता, डाइलेक्ट्रिकको मोटाई, प्याडहरूको मोटाई, ग्राउन्ड तारको मार्ग, ट्रेस वरपरका ट्रेसहरू, आदि। PCB प्रतिबाधा। 25 देखि 120 ohms सम्म। अभ्यासमा, PCB प्रसारण लाइन सामान्यतया तार ट्रेस, एक वा धेरै सन्दर्भ तहहरू र इन्सुलेट सामग्री समावेश गर्दछ। ट्रेस र तहहरूले नियन्त्रण प्रतिबाधा बनाउँछ। PCB हरू प्रायः बहुस्तरीय हुनेछन् र नियन्त्रण प्रतिबाधा विभिन्न तरिकामा निर्माण गर्न सकिन्छ। यद्यपि, जुनसुकै विधि प्रयोग गरिन्छ, प्रतिबाधाको मूल्य यसको भौतिक संरचना र इन्सुलेट सामग्रीको इलेक्ट्रोनिक गुणहरूद्वारा निर्धारण गरिनेछ:

       संकेत ट्रेस को चौडाई र मोटाई;

       ट्रेसको दुवै छेउमा कोर वा पूर्व-भरिएको सामग्रीको उचाइ;

       ट्रेस र बोर्ड तहहरूको कन्फिगरेसन;

       कोर र पूर्व-भरिएको सामग्रीको इन्सुलेट स्थिरता।

       पीसीबी प्रसारण लाइनका दुई मुख्य रूपहरू छन्: माइक्रोस्ट्रिप र स्ट्रिपलाइन।

       माइक्रोस्ट्रिप:

       माइक्रोस्ट्रिप भनेको रिबन तार हो, जसको अर्थ एक छेउमा मात्र सन्दर्भ प्लेन भएको ट्रान्समिशन लाइन हो, जसको माथि र छेउहरू हावा (वा लेपित), इन्सुलेटिंग स्थिर Er बोर्डको सतह माथि, पावर वा ग्राउन्ड प्लेनमा सन्दर्भ गरिएको छ।

       नोट: वास्तवमापीसीबी निर्माण, बोर्ड निर्माताले सामान्यतया PCB को सतहलाई हरियो तेलको तहले कोट गर्दछ, त्यसैले वास्तविक प्रतिबाधा गणनामा, तल देखाइएको मोडेल सामान्यतया सतह माइक्रोस्ट्रिप लाइनहरूको लागि प्रयोग गरिन्छ:

       स्ट्रिपलाइन:

       स्ट्रिपलाइन भनेको तलको चित्रमा देखाइए अनुसार दुई सन्दर्भ विमानहरू बीच राखिएको तारको स्ट्रिप हो, र H1 र H2 द्वारा प्रतिनिधित्व गरिएको डाइलेक्ट्रिक्सको डाइलेक्ट्रिक स्थिरता फरक हुन सक्छ।

       माथिका दुई उदाहरणहरू माइक्रोस्ट्रिप लाइनहरू र स्ट्रिपलाइनहरूको एक विशिष्ट प्रदर्शन मात्र हुन्, त्यहाँ धेरै प्रकारका विशिष्ट माइक्रोस्ट्रिप लाइनहरू र स्ट्रिपलाइनहरू छन्, जस्तै ल्यामिनेटेड माइक्रोस्ट्रिप लाइनहरू, इत्यादि, ती सबै विशिष्ट PCB को स्ट्याकिंग संरचनासँग सम्बन्धित छन्।

       विशेषता प्रतिबाधा गणना गर्न प्रयोग गरिने समीकरणहरूलाई जटिल गणितीय गणनाहरू चाहिन्छ, प्रायः क्षेत्र समाधान गर्ने विधिहरू प्रयोग गरेर, सीमा तत्व विश्लेषण सहित, त्यसैले विशेष प्रतिबाधा गणना सफ्टवेयर SI9000 प्रयोग गरेर, हामीले केवल विशेषता प्रतिबाधाको प्यारामिटरहरू नियन्त्रण गर्न आवश्यक छ:

       इन्सुलेशन तह Er को डाइइलेक्ट्रिक स्थिरता, पङ्क्तिबद्धता W1 को चौडाइ, W2 (trapezoidal), पङ्क्तिबद्ध T को मोटाई र इन्सुलेशन तह H को मोटाई।