Acerca del control de impedancia de PCB

Sin control de impedancia, pueden producirse considerables reflexiones de señal y distorsiones de señal, lo que lleva a fallas de diseño. Las señales comunes, como el bus PCI, el bus PCI-E, USB, Ethernet, memoria DDR y señales LVDS, deben controlarse por impedancia. El control de impedancia finalmente debe implementarse a través del diseño de PCB, y se requieren requisitos más altos en el proceso de PCB. Después de comunicarse con la fábrica de PCB y usar el software EDA, la impedancia de las trazas se controla de acuerdo con los requisitos de integridad de la señal.


Diferentes métodos de enrutamiento pueden calcular el valor de impedancia correspondiente a través del cálculo.


Línea de microstrip


Consiste en un conductor de banda y un plano de tierra con un dieléctrico en el medio. Si la constante dieléctrica del dieléctrico, el ancho de la línea y su distancia desde el plano de tierra son controlables, su impedancia característica también es controlable y su precisión estará dentro de ± 5%.


Stripline


Una línea de banda es una banda de cobre colocada en el medio de un dieléctrico entre dos planos conductores. Si el grosor y el ancho de la línea, la constante dieléctrica del medio y la distancia entre los dos planos de tierra son controlables, entonces la impedancia característica de la línea también es controlable y la precisión está dentro del 10%.


Estructura de tableros multicapa.

 

Para controlar bien la impedancia de la PCB, primero debemos entender la estructura de la PCB:


En términos generales, la placa multicapa se forma laminando y presionando una placa central y una capa preimpregnada una encima de la otra. La placa central es una placa de cobre de dos panes de espesor específico y duro, que es el material básico de la placa impresa. . El preimpregnado forma una llamada capa humectante, que desempeña el papel de unir la placa central. Aunque tiene un cierto grosor inicial, su grosor cambiará durante el proceso de prensado.


Por lo general, las dos capas dieléctricas más externas de una placa multicapa son capas de infiltración, y se usa una capa de lámina de cobre separada como lámina de cobre externa en el exterior de las dos capas. Las especificaciones de grosor originales de la lámina de cobre exterior y la lámina de cobre interior son generalmente 0.5OZ, 1OZ, 2OZ (1OZ es aproximadamente 35um o 1.4mil), pero después de una serie de tratamientos superficiales, el grosor final de la lámina de cobre exterior es generalmente Aumentará en casi 1OZ. La capa interna de lámina de cobre es el revestimiento de cobre en ambos lados de la placa central, y el grosor final es ligeramente diferente del grosor original, pero generalmente se reduce en varios um debido al grabado.


La capa más externa de una placa multicapa es una máscara de soldadura, que es lo que a menudo llamamos "aceite verde". Por supuesto, también puede ser amarillo u otros colores. El grosor de la capa de resistencia de soldadura generalmente no es fácil de determinar con precisión. El área sin lámina de cobre en la superficie es ligeramente más gruesa que el área con lámina de cobre, pero debido a que falta el grosor de la lámina de cobre, la lámina de cobre todavía se ve más prominente. Cuando usamos Puede sentirlo cuando toca la superficie del tablero impreso con los dedos.


Parámetros de PCB


Los parámetros de PCB de las diferentes fábricas de tableros impresos serán ligeramente diferentes. A través de la comunicación con el soporte técnico de la fábrica de placas de circuito, se obtienen algunos datos de parámetros de la fábrica:


Lámina de cobre superficial: se pueden utilizar tres espesores de material de lámina de cobre superficial: 12um, 18um y 35um. El grosor final después del procesamiento es de aproximadamente 44um, 50um y 67um.


Introducción a las herramientas para el cálculo de impedancias:


Después de comprender la estructura de la placa multicapa y los parámetros requeridos, podemos usar el software EDA para calcular la impedancia. Puede usar Allegro para calcular, pero aquí recomiendo otra herramienta, Polar SI9000, que es una muy buena herramienta para calcular la impedancia característica. Muchos fabricantes de tableros impresos ahora usan este software.


Ya sea que se trate de una línea diferencial o una línea de un solo extremo, al calcular la impedancia característica de la señal de la capa interna, encontrará que solo hay una pequeña brecha entre los resultados de cálculo de Polar SI9000 y Allegro. Esto está relacionado con algunos detalles, como la forma de la sección transversal. Sin embargo, si está calculando la impedancia característica de la señal de superficie, le sugiero que elija el modelo recubierto en lugar del modelo de superficie, porque este modelo tiene en cuenta la existencia de la máscara de soldadura, por lo que los resultados serán más precisos.


Dado que el grosor de la máscara de soldadura no es fácil de controlar, también puede usar un método aproximado de acuerdo con la recomendación del fabricante de la placa: restar un valor específico del resultado del cálculo del modelo de superficie, se recomienda restar 8 ohmios para la impedancia diferencial, y impedancia de un solo extremo Go para 2 ohmios.


Requisitos de PCB para enrutamiento de par diferencial



(1) Determine el modo de cableado, los parámetros y el cálculo de la impedancia. Las trazas de pares diferenciales se dividen en dos modos: el modo diferencial de la línea de microstrip externa y el modo diferencial de la línea de banda interna. Al configurar correctamente los parámetros, la impedancia se puede calcular utilizando el software de cálculo de impedancia relacionado (como POLAR-SI9000) o la fórmula de cálculo de impedancia.


(2) Tomar líneas isométricas paralelas. Determine el ancho de línea y el espaciado de las trazas, y siga estrictamente el ancho de línea calculado y el espaciado al enrutar. La distancia entre las dos líneas siempre debe permanecer igual, es decir, deben permanecer paralelas. Hay dos tipos de formas paralelas: una es para que dos cables vayan uno al lado del otro, y la otra es que dos cables vayan por debajo. En general, evite el uso de este último, es decir, señales diferenciales entre capas, porque en el procesamiento real de las placas de PCB, la precisión de la alineación de laminación entre las laminaciones es mucho menor que la precisión del grabado de la misma capa y el dieléctrico. no se puede usar la pérdida durante el proceso de laminación Asegúrese de que la distancia entre las líneas diferenciales sea igual al grosor del dieléctrico de la capa intermedia, lo que hará que cambie la impedancia diferencial del par diferencial de la capa intermedia. Se recomienda utilizar diferencias dentro de la misma capa siempre que sea posible.