Was ist eine Impedanzkontrolle in einer Leiterplatte?

Was ist ein PCB-Impedanzboard? Wie berechnet man die PCB-Impedanz? Was ist Impedanzsteuerung und Impedanzanpassung?

Zunächst die Definition der PCB-Impedanzplatine

Impedanzplatten werden allgemein auch als Impedanzstreifen bezeichnet. Eine gute laminierte Struktur kann die charakteristische Impedanz der PCB steuern, und ihre Spuren können eine leicht steuerbare und vorhersagbare Übertragungsleitungsstruktur bilden, die als Impedanzplatte bezeichnet wird.

Zweitens die Impedanzeigenschaften der Leiterplatte

(1) Gemäß der Theorie der Signalübertragung ist das Signal eine Funktion von Zeit- und Entfernungsvariablen, sodass sich jeder Teil des Signals auf der Verbindung ändern kann. Daher wird die Wechselstromimpedanz der Verbindung bestimmt, d. h. das Verhältnis der Spannungsänderung und der Stromänderung ist die charakteristische Impedanz der Übertragungsleitung: Die charakteristische Impedanz der Übertragungsleitung bezieht sich nur auf die Eigenschaften der Signalverbindung selbst.

(2) In der tatsächlichen Schaltung ist der Widerstandswert des Drahtes selbst geringer als die verteilte Impedanz des Systems, insbesondere in Hochfrequenzschaltungen hängt die charakteristische Impedanz hauptsächlich von der verteilten Impedanz ab, die durch die verteilte Kapazität und die verteilte Einheit verursacht wird Induktivität der Verbindung. Die charakteristische Impedanz einer idealen Übertragungsleitung hängt nur von der Einheit der verteilten Kapazität und der Einheit der verteilten Induktivität der Verbindung ab.

3. Berechnung der PCB-Impedanz

(1) Die proportionale Beziehung zwischen der Anstiegsflankenzeit des Signals und der für die Übertragung des Signals zum Empfangsende erforderlichen Zeit bestimmt, ob die Signalverbindung als Übertragungsleitung betrachtet wird. Der spezifische proportionale Zusammenhang lässt sich durch folgende Formel erklären: Ist die Länge der Drahtverbindung auf der Leiterplatte größer als l/b, kann die Verbindungsleitung zwischen den Signalen als Übertragungsleitung betrachtet werden.

(2) According to the calculation formula of the signal equivalent impedance, the impedance of the transmission line can be expressed by the following formula: In the case of high frequency (tens of megahertz to hundreds of megahertz), wL>>R (natürlich im Bereich der Signalfrequenz von mehr als 109 Hz) wird der Skin-Effekt des Signals berücksichtigt, und diese Beziehung muss sorgfältig untersucht werden). Dann ist für eine bestimmte Übertragungsleitung ihre charakteristische Impedanz eine Konstante.

(3) Das Reflexionsphänomen des Signals wird durch die Inkonsistenz der charakteristischen Impedanz des Antriebsendes des Signals und der Übertragungsleitung und der Impedanz des Empfangsendes verursacht. Für eine CMOS-Schaltung ist die Ausgangsimpedanz des Treiberendes des Signals relativ klein, einige zehn Ohm. Die Eingangsimpedanz des Empfangsendes ist relativ groß.

Viertens die Impedanzkontrolle der Leiterplatte

(1) Es gibt verschiedene Signalübertragungen in den Leitern in der Leiterplatte. Um die Übertragungsrate zu erhöhen, muss die Frequenz erhöht werden. Wenn die Schaltung selbst aufgrund von Faktoren wie Ätzung, Stapeldicke und Drahtbreite anders ist, ändert sich der Impedanzwert. , verzerrt sein Signal. Daher sollte der Impedanzwert des Leiters auf der Hochgeschwindigkeits-Leiterplatte innerhalb eines bestimmten Bereichs gesteuert werden, was als "Impedanzsteuerung" bezeichnet wird.

(2) Die Hauptfaktoren, die die Impedanz von Leiterplattenspuren beeinflussen, sind die Breite des Kupferdrahts, die Dicke des Kupferdrahts, die Dielektrizitätskonstante des Mediums, die Dicke des Mediums, die Dicke des Pads, der Pfad von das Erdungskabel, die Spur um die Spur usw. . Daher ist es beim Entwerfen der Leiterplatte erforderlich, die Impedanz der Verdrahtung auf der Platine zu kontrollieren, um Signalreflexion und andere elektromagnetische Interferenzen und Probleme mit der Signalintegrität so weit wie möglich zu vermeiden und die Stabilität der tatsächlichen Verwendung der zu gewährleisten PCB-Board. Die Berechnungsmethode der Mikrostreifenleitungs- und Streifenleitungsimpedanz auf der Leiterplatte kann sich auf die entsprechende empirische Formel beziehen.

5. Impedanzanpassung der Leiterplatte

(1) Wenn es eine Signalübertragung auf der Leiterplatte gibt, wird gehofft, dass sie mit minimalem Energieverlust vom sendenden Ende der Stromversorgung reibungslos zum empfangenden Ende übertragen werden kann und das empfangende Ende sie vollständig absorbiert ohne Reflexion. Um diese Art der Übertragung zu erreichen, muss die Impedanz in der Leitung gleich der Impedanz innerhalb des sendenden Endes sein, was als "Impedanzanpassung" bezeichnet wird.

(2) Beim Entwerfen von Hochgeschwindigkeits-PCB-Schaltungen ist die Impedanzanpassung eines der Elemente des Designs. Der Impedanzwert steht in einem absoluten Zusammenhang mit dem Routing-Verfahren. Ob zum Beispiel auf der Oberflächenschicht oder der inneren Schicht gelaufen wird, der Abstand von der Bezugsstromversorgungsschicht oder Erdungsschicht, die Breite der Leiterbahn, das Material der Leiterplatte usw. beeinflussen alle den charakteristischen Impedanzwert des verfolgen.

(3) Das heißt, der Impedanzwert kann erst nach der Verdrahtung bestimmt werden. Im Allgemeinen kann die Simulationssoftware einige Verdrahtungssituationen mit diskontinuierlicher Impedanz aufgrund der Beschränkung des Schaltungsmodells oder des verwendeten mathematischen Algorithmus nicht berücksichtigen. Einige Abschlüsse, wie z. B. Reihenwiderstände, können reserviert werden, um den Effekt einer diskontinuierlichen Leiterbahnimpedanz abzuschwächen.

Die wirkliche Lösung des Problems besteht jedoch darin, zu versuchen, Impedanzsprünge bei der Verkabelung zu vermeiden.

Das Obige ist die Beschreibung der Elemente der PCB-Impedanzplatine. Beton verfügt über umfangreiche Produktionserfahrung auf dem Gebiet der Impedanzkontrolle und unterstützt Impedanzkontrolle, mehrstufige Impedanz und Impedanzanpassung. Für PCB-Anforderungen wenden Sie sich bitte an den Vertrieb unter linda@pcbsfactory.com.