Hochgeschwindigkeits-Leiterplattendesign: Verstehen Sie die grundlegenden Faktoren der Impedanzkontrolle
Hochgeschwindigkeits-Leiterplattendesign: Die Verbindungsdrähte in den Leiterplatten erfüllen mehr als eine Funktion. Neben dem Stromfluss spielen sie auch eine Rolle in den Signalübertragungsleitungen. Die Multifunktionalität hilft bei der Maximierung der Leistung bei kleinen Abmessungen und bei der Digitalisierung.
Es ist von entscheidender Bedeutung, die Reflexion der Signalübertragung in Leiterplatten zu verhindern. Impedanzkontrolle, Ausrichtung und Anpassung der Impedanz können Übertragungsverluste in Schaltungen verringern. Die Impedanz ist ein charakteristisches Merkmal von Wechselstromkreisen. Sie ist der Widerstand, den parallele Schleifen und Leistungsebenen dem Wechselstromfluss entgegensetzen.
Eine Vielzahl von Gründen kann die charakteristische Impedanz Ihres PCB-Designs beeinflussen. Viele Fehler entstehen durch fehlerhafte Übertragungsleitungen.
Die charakteristische Impedanz kann aber auch aus anderen Gründen variieren. Mögliche Faktoren sind:
1. Dicke der Leiterbahnen.
2. Prepreg um die Leiterbahn Dielektrische Werte.
3. Auch die Dicke des Isolators spielt eine Rolle.
Hochgeschwindigkeits-Leiterplattendesign: Wählen Sie das richtige Dielektrikum
Die Dielektrizitätskonstante kann die charakteristische Impedanz stark beeinflussen. Es ist notwendig, den Betrag der kontrollierten Impedanz Ihres PCB-Designs zu berechnen. Die charakteristische Impedanz ist proportional zur Breite des dielektrischen Materials. Je größer die Breite des isolierenden Dielektrikums ist, desto höher ist der Impedanzwert.
Hersteller verwenden Dielektrika in Leiterplattenschaltungen zu Isolierzwecken. Ein Bestandteil von Substratplatten – wählen Sie aus einer großen Anzahl von Komponentenmaterialien. Zu den beliebtesten gehört FR-4, ein Glasfaser-Epoxid-Laminat. Es ist schwer entflammbar – eine nützliche Eigenschaft, falls die Leiterplatten überhitzt werden. Je nach Ihrem Design können Sie auch flexible FLEX-Materialien wählen.
Die Dielektrizitätskonstante ist je nach Frequenz variabel. Wählen Sie Materialien, die über einen breiten Frequenzbereich hinweg einen gleichbleibenden, konstanten Wert aufweisen. Sie sind für Hochfrequenzanwendungen auf Ihrer Leiterplatte geeignet.
Vermeiden Sie sich kreuzende Leiterbahnen über geteilte Ebenen
Experten empfehlen, die Hochgeschwindigkeits-/Frequenzsignale über eine Massebezugsebene zu leiten. Vermeiden Sie es, Leiterbahnen über geteilte Ebenen zu verlegen. Die einzige Ausnahme ist, wenn Sie die kontrollierte Impedanz erhöhen wollen.
Das Kreuzen von Leiterbahnen über geteilte Ebenen hat mehrere negative Aspekte. Einige davon sind:
1. Verzögerung der Signalübertragung aufgrund der Serieninduktivität.
2. Signalunterbrechung und Interferenzen.
3. Eine Abnahme der Signalintegrität.
Eine Alternative zum Cross-Tracing ist die Verwendung von Stitching-Kondensatoren über Split-Planes. Sie bieten einen geeigneten Rückweg für den Strom. Es führt zu einer Verringerung der Fläche des Stromkreislaufs. Auf diese Weise erhalten Sie die gewünschte Impedanzkontrolle.
Hochgeschwindigkeits-Leiterplattendesign: Immer eine Referenz-Grundebene behalten
Der Erdungsanschluss wird als Rückführung des Wechselstroms bezeichnet. Die meisten Bereiche, die nicht von den Schaltkreisverlaufslinien belegt werden, bilden die Referenz-Grundebene. Große Flächen ermöglichen Stromrückführung ohne nennenswerten Spannungsabfall. Bei PCBs, die mit Funkpeisung betrieben werden, kann die Erdungsebene die Signalstörung verringern. Es reduziert auch die Interferenzen mit dem Erdleiter.
Die Erdungsebene ist ebenfalls wichtig für die Impedanzkontrolle. Darüber hinaus verhindert es die Verkettung zwischen zwei parallelen Schaltkreisläufen. Darüber hinaus verhindert sie einen erheblichen Druckverlust, wenn sich der Schaltkreisstatus ändert. Das Netz-oder Erdungskabel mit hohem Widerstandswert kann zu einer Erdung führen.
Sie beeinträchtigt die Funktionalität anderer Schaltkreiskomponenten. Die große Fläche des Referenzlands weist einen kleineren Impedanz auf. Daher verursacht der Stromimpuls weniger Schäden.
Hochgeschwindigkeits-Leiterplattendesign: Erläuterungen zu Vorabversionsbeschränkungen
Die vorgefüllte Substanz (abgekürzt) kann zum Schmelzen von Radiergummi verwendet werden. Eine weitere Anwendungsmöglichkeit besteht darin, das Kupferkabel an den Ständer anzuschließen. Eine erweiterte Gruppierung kann mehrere Materialien enthalten. Normalerweise besteht sie aus Glasfasern und Recyclingmaterial. Das Aufdrücken beider Schichten bei hohen Temperaturen erzeugt die erforderliche Dicke.
Die Experten empfehlen die Verwendung von bis zu drei verschiedenen Arten von Vorausgetaucht in einem Stapelkern. Jede Schicht sollte weniger als 10 mm betragen, um eine Änderung der Dicke zu vermeiden.
Vermeiden Sie eine niedrige Menge an Vorab-Feuchtigkeit. Sie können zu einem Mangel an Harz bei Schichtdruck führen. Diese Bretter sollten im Entwurf symmetrisch sein. Um den Widerstand besser steuern zu können, ist die Gleichheit der Zwischenkreiskondensationskonstanten erforderlich. Größere Konsistenz ist ebenfalls wünschenswert.
Darüber hinaus unterscheiden sich die Impedanzkonstanten im vorgelagerten geschmolzenen Material. Sie unterscheiden sich in der Regel vom ursprünglichen Kernmaterial. Wählen Sie ein vorgegetaktes Material aus, das dem CTE (Wärmeausdehnungskoeffizient) aus Kupfer entspricht.
Hochgeschwindigkeits-Leiterplattendesign: Impedanzregelung Ganggröße
Der Gehweg hilft bei der Erkennung des kontrollierten Widerstands einer Hochgeschwindigkeits-PCB-Platine. Berechnen Sie die Impedanzkontrollen mithilfe der Bemaßungen der Durchgangslinie. Die vier für die Berechnung erforderlichen Messgrößen sind:
- H: Höhe der Leiterbahn.
- Er: Dielektrischer Wert.
- T: Dicke des Nachweises.
- W: Breite des Nachweises.
9679W: Die Breite des Beweismaterials.
Der Gehwiderstand ändert sich mit jeder der folgenden Einheiten. Daher müssen diese Bemaßungen vorher bestimmt werden. Große Unterschiede in der Strichbreite können zu Verbindungsfehlern führen. In Extremfällen kann die PCB beschädigt werden. Es empfiehlt sich, standardisierte Einbaumaße zu vermeiden. Abhängig von Ihrer PCB-Konstruktion funktionieren diese möglicherweise nicht.
Verwenden eines sicheren Impedanzrechners
Die Berechnung des Widerstands ist in mehreren Phasen entscheidend. Dies ist vor allem während der PCB-Entwurfsphase erforderlich. Ermitteln Sie die Werte für den kontrollierten Widerstand in der PCB-Konstruktion. Dann können Sie entscheiden, ob Sie den Toleranzwert ändern oder akzeptieren wollen.
Das Hauptproblem ist die Berechnung selbst. Die Gleichung für den Widerstandswert umfasst eine Reihe komplexer Gleichungen. Zusätzlich zu den Abmessungen brauchen Sie einen Wert für die Generationskonstante. Man muss den genauen Logarithmus, den Funktionswert und so weiter kennen. Es kann nicht immer einen wissenschaftlichen Taschenrechner geben.
Der Widerstand kann jetzt online berechnet werden. Es gibt ein paar Websites, die Ihnen helfen werden. Geben Sie die Abmessungen der Leiterbahn und den Wert der Dielektrizitätskonstante an. Sie werden den Impedanzwert im Handumdrehen haben.
Ein gutes PCB-Design-Tool ist unerlässlich
Dank des technischen Fortschritts gibt es heute viele Hilfsmöglichkeiten. Tools und Software für das Leiterplattendesign waren vor ein paar Jahrzehnten noch undenkbar. Einige verfügen sogar über integrierte Komponenten für Materialkostenschätzungen. Probieren Sie die verschiedenen verfügbaren Optionen aus und wählen Sie einen Favoriten.
Leiterplattendesigner probieren ihren Favoriten unter Altium Designer, PowerPCB, ORCAD, Autodesk Eagle aus. Andere Optionen sind KiCAD EDA, Solidworks PCB und viele andere. Jede hat ein paar Vor- und Nachteile. Achten Sie vor dem Kauf auf die Kompatibilität mit Ihrem aktuellen System.
Führen Sie eine Signalintegritätsanalyse durch
Es ist sinnvoll, eine Signalintegritätsanalyse durchzuführen, bevor Sie Ihre Bestellung aufgeben. Das Verfahren ist auch sinnvoll, wenn Sie die Leiterplatten selbst herstellen.
Mögliche Fehler bereits in der Testphase herauszufinden, ist der richtige Weg, um Kosten zu sparen. Es verhindert auch Redundanz, Verschwendung von Bauteilmaterial, Versuche und Ausfälle. Sie können herausfinden, ob die Impedanzkontrollniveaus mit Ihrem gewünschten Ziel übereinstimmen. Informieren Sie den Hersteller über die akzeptablen Toleranzwerte des PCB-Arbeitsauftrags.
Fazit
Wir hoffen, dass Sie nun wissen, wie Sie die Impedanzkontrolle Ihrer Leiterplattenentwürfe sicherstellen können. Berücksichtigen Sie die möglichen dielektrischen Materialien und Leiterbahnabmessungen in der Phase des PCB-Designs.
Die Vermeidung von Leiterbahnkreuzungen über die geteilten Ebenen ist eine ausgezeichnete Designpraxis. Das Gleiche gilt auch für die Einhaltung einer Referenzmassefläche. Diese Praktiken sind auf lange Sicht von Vorteil.
1. Versuchen Sie, die Verwendung von mehr als drei verschiedenen Prepregs im Stapel zu vermeiden.
2. Es gibt eine große Anzahl von Tools und Software.
3. Verwenden Sie alles, was notwendig ist, um das bestmögliche Ergebnis zu erzielen.
4. Überprüfen Sie die Integrität des Signals, bevor Sie den endgültigen Auftrag erteilen.
Bei Wiring verfügen wir über das technische Know-how und die Erfahrung. Sie werden von unserer hochmodernen Einrichtung für die Leiterplattenfertigung begeistert sein. Und unsere Fähigkeit, anpassbare PCB-Lösungen zu liefern, wie Sie sie brauchen. Sprechen Sie noch heute mit uns über Ihren Anpassungsbedarf und Ihre Leiterplatte!
