Charakteristiky impedancie v doskách s plošnými spojmi
Vo vodičoch dosky s plošnými spojmi budú prebiehať rôzne prenosy signálu. Keď sa prenosová rýchlosť zvýši, frekvencia sa musí zvýšiť. Ak sa samotné čiary líšia v dôsledku leptania, hrúbky stohu, šírky drôtu a ďalších faktorov, impedancia bude stáť za to zmeniť a signál bude skreslený. Hodnota impedancie vodičov na vysokorýchlostnej doske s plošnými spojmi by sa preto mala regulovať v určitom rozsahu, ktorý sa nazýva "kontrola impedancie". Hlavnými faktormi, ktoré ovplyvňujú impedanciu dosky s plošnými spojmi, sú šírka medeného drôtu, hrúbka medeného drôtu, dielektrická konštanta média, hrúbka média, hrúbka podložky, cesta a vinutie uzemňovacieho drôtu. Preto je pri navrhovaní dosky s plošnými spojmi PCB potrebné regulovať impedanciu obvodu na doske s plošnými spojmi, aby sa čo najviac zabránilo problémom s elektromagnetickým rušením a integritou signálu, ako je odraz signálu, a aby sa zabezpečila stabilita skutočného použitia dosky PCB.
1. Charakteristika impedančnej dosky s plošnými spojmi:
Podľa teórie prenosu signálu je signál funkciou časových a vzdialenostných premenných, takže signál sa môže meniť v každej časti spojenia. Preto sa AC impedancia prenosového vedenia, to znamená pomer zmeny napätia k zmene prúdu, určuje ako charakteristická impedancia prenosového vedenia: charakteristická impedancia prenosového vedenia súvisí len s charakteristikami samotného signálneho spojenia. V skutočnom obvode je hodnota odporu samotného vodiča menšia ako distribuovaná impedancia systému, najmä v doskách vysokofrekvenčných plošných spojov. Charakteristická impedancia závisí hlavne od distribuovanej impedancie spôsobenej jednotkou distribuovanou kapacitou a jednotkou distribuovanou indukčnosťou spojenia.
Po druhé, impedančná kontrola dosky s plošnými spojmi:
Charakteristická impedancia vodičov na doske s plošnými spojmi je dôležitým ukazovateľom konštrukcie obvodu. Najmä v konštrukcii dosky s plošnými spojmi PCB vysokofrekvenčných dosiek s plošnými spojmi je potrebné zvážiť, či je charakteristická impedancia vodiča v súlade s charakteristickou impedanciou zariadenia alebo signálu a či je zladená. Preto pri návrhu spoľahlivosti konštrukcie dosky s plošnými spojmi PCB je potrebné venovať pozornosť dvom konceptom.
10-vrstvové 1-stupňové ponorné zlato 2U + pozlátená 32U vysoká doska s plošnými spojmi TGHDI
Po tretie, zhoda impedancie dosky s plošnými spojmi:
Na doske s plošnými spojmi, ak dôjde k prenosu signálu, sa dúfa, že sa môže hladko prenášať zo zdroja energie na prijímací koniec s minimálnymi stratami energie a že prijímací koniec ho absorbuje úplne bez akýchkoľvek odrazov. Na dosiahnutie tohto prenosu sa impedancia v potrubí musí rovnať impedancii vo vysielači predtým, ako sa nazýva "zhoda impedancie". Zhoda impedancie je jedným z kľúčových prvkov pri navrhovaní vysokorýchlostných obvodov PCB. Existuje absolútny vzťah medzi impedanciou a režimom smerovania.
Napríklad chôdza po povrchovej vrstve (Microstrip) alebo vnútornej vrstve (Stripline / Double Stripline), vzdialenosť od referenčnej výkonovej vrstvy alebo vrstvy, šírka čiary, materiál PCB atď. ovplyvní charakteristickú hodnotu impedancie čiary. To znamená, že hodnota impedancie môže byť určená až po zapojení. Charakteristická impedancia produkovaná rôznymi výrobcami dosiek s plošnými spojmi PCB je zároveň mierne odlišná. Konvenčný simulačný softvér nemôže zodpovedať za niektoré diskontinuálne smerovanie impedancie z dôvodu obmedzení modelu obvodu alebo použitých matematických algoritmov. V tomto bode môže byť na schéme ponechaných len niekoľko odporov, ako sú sériové rezistory, aby sa zmiernili účinky diskontinuálnej impedancie. Skutočným riešením tohto problému je vyhnúť sa impedančným diskontinuitám pri smerovaní.
Po štvrté, výpočet impedancie dosky s plošnými spojmi:
Proporcionálny vzťah medzi časom vzostupu signálu a časom potrebným na odoslanie signálu do prijímača určuje, či sa signálne spojenie považuje za prenosové vedenie. Špecifický proporcionálny vzťah možno vysvetliť nasledujúcim vzorcom: Ak je dĺžka vodičov na impedančnej doske PCB väčšia ako l/b, vodiče medzi signálmi možno považovať za prenosové vedenia. Zo vzorca na výpočet ekvivalentnej impedancie signálu môže byť impedancia prenosového vedenia vyjadrená nasledujúcim vzorcom: wL>R sa uspokojuje pri vysokých frekvenciách (desiatky až stovky megahertzov). (Samozrejme, v frekvenčnom rozsahu signálu väčšom ako 109 Hz, berúc do úvahy kožný účinok signálu, je potrebné tento vzťah starostlivo preštudovať. Pre dané prenosové vedenie je charakteristická impedancia konštantou. Jav odrazu signálu je spôsobený ukončením jazdy a vedením prenosu signálu Je to spôsobené nesúladom medzi charakteristickou impedanciou signálu a impedanciou prijímacieho konca. Pri okruhoch CMOS je výstupná impedancia koncovky signálnej jazdy relatívne malá, čo sú desiatky eur. Vstupná impedancia prijímača je relatívne veľká.