Cad is rialú impedance ann agus conas rialú impedance a dhéanamh ar PCBanna

I ndearadh feistí leictreonacha nua-aimseartha, tá ról ríthábhachtach ag PCBanna. Bíonn tionchar díreach ag feidhmíocht PCBanna ar chobhsaíocht, ar iontaofacht agus ar éifeachtacht tarchurtha an chórais leictreonaigh ar fad. Ina measc, is cuid thábhachtach de dhearadh PCB é rialú impedance. Ós rud é go bhfuil amanna tarchurtha comhartha níos giorra ag ciorcaid dhigiteacha nua-aimseartha agus rátaí clog níos airde, ní naisc shimplí a thuilleadh iad rianta PCB, ach línte tarchurtha dá réir. Tagraíonn rialú impedance PCB do luas tarchurtha agus meaitseáil impedance na gcomharthaí ar an PCB a rialú chun cáilíocht agus cobhsaíocht an tarchurtha comhartha a chinntiú.

I gcásanna praiticiúla, is gá an bac rian a rialú nuair a bhíonn an treoluas imeallach digiteach níos airde ná 1ns nó nuair a sháraíonn an minicíocht analógach 300MHz. Is é ceann de na príomh-pharaiméadair a bhaineann le rian PCB ná a bhac tréith (ie an cóimheas idir an voltas agus an sruth nuair a tharchuirtear an tonn feadh na líne tarchurtha comhartha). Is táscaire tábhachtach de dhearadh PCB é impedance tréith sreanga ar PCBanna. Go háirithe i ndearadh PCB ardmhinicíochta, is gá a mheas an bhfuil bacainn shaintréithe na sreinge ag teacht le nó ag teacht le bacainn shaintréithe riachtanach na feiste nó na comhartha. Tá 2 choincheap i gceist leis seo: rialú bacainní agus meaitseáil bacainní. Díríonn an t-alt seo ar na saincheisteanna a bhaineann le rialú bacainní agus dearadh cruachta.

Tarchuirtear comharthaí éagsúla i seoltóirí an PCB. D'fhonn a ráta tarchurtha a fheabhsú, ní mór a minicíocht a mhéadú. Athraíonn luach impedance an chiorcaid féin mar gheall ar fhachtóirí mar eitseáil, tiús ciseal agus leithead sreang, etc., is cúis le saobhadh comhartha. Dá bhrí sin, ba cheart luach impedance seoltóirí ar PCBanna ardluais a rialú laistigh de raon áirithe, ar a dtugtar "rialú impedance".

Cinntear impedance rianta PCB ag a gcomhéifeacht ionduchtaithe ionduchtach agus capacitive, friotaíocht agus seoltacht. Áirítear ar na fachtóirí a mbíonn tionchar acu ar impedance sreangú PCB go príomha leithead agus tiús na sreinge copair, an tairiseach tréleictreach agus tiús an mheáin, tiús an eochaircheap solder, cosán na sreinge talún, agus an sreangú timpeall an sreangú, srl. Is é raon impedance PCB 25 go 120 ohms.

Go praiticiúil, is éard atá i línte tarchurtha PCB de ghnáth rian sreang, sraith tagartha amháin nó níos mó, agus ábhair inslithe. Is ionann an rian agus an ciseal agus an bac rialaithe. Is minic a ghlacann PCBanna struchtúir ilchiseal, agus is féidir rialú impedance a thógáil ar bhealaí éagsúla freisin. Mar sin féin, beag beann ar an modh a úsáidtear, cinnfidh a struchtúr fisiceach agus airíonna leictreonacha an ábhair inslithe an luach impedance:

Is éard is micristiall ann ná stiall sreang a thagraíonn do líne tharchuir a bhfuil eitleán tagartha ann ach taobh amháin. Tá an barr agus na taobhanna nochta d'aer (nó a bheith brataithe) agus tá siad suite ar dhromchla tairiseach inslithe Er PCB, leis an gciseal cumhachta nó talún mar thagairt. Mar a léirítear san fhigiúr seo a leanas:

Nóta: I ndéantúsaíocht PCB iarbhír, de ghnáth cótaíonn monarcha PCB sraith dúch glas ar dhromchla an PCB. Dá bhrí sin, i ríomhanna impedance iarbhír, is gnách go n-úsáidtear an tsamhail a thaispeántar san fhigiúr seo a leanas le haghaidh línte micreastiall dromchla.

Is éard is stialllíne ann ná stiall sreang a chuirtear idir 2 phlána tagartha, mar a thaispeántar san fhíor seo a leanas. Is féidir le tairisigh tréleictreach an tréleictreach a léiríonn H1 agus H2 a bheith difriúil.

Níl sa 2 chás thuas ach léiriú tipiciúil ar mhicrea-stiall agus stialllínte, a úsáidtear de ghnáth chun crua-earraí cliste IoT leabaithe agus córais eile a fhoghlaim. Tá go leor cineálacha sonracha micreastiall agus stialllínte ann, mar shampla micreastiall brataithe, a bhaineann le struchtúr cruachta sonrach PCBanna.

Éilíonn an chothromóid a úsáidtear chun bacainníocht shaintréithe a ríomh ríomhaireachtaí casta matamaitice, ag baint úsáide as modhanna réitigh allamuigh de ghnáth, lena n-áirítear anailís ar eilimintí teorann. Dá bhrí sin, agus bogearraí speisialaithe ríomh impedance SI9000 á n-úsáid, níl le déanamh againn ach paraiméadair an bhacainn shaintréithe a rialú:

Is é an tairiseach tréleictreach Er den chiseal inslithe, an leithead sreangaithe W1 agus W2 (trapezoidal), an tiús sreangú T, agus an tiús ciseal inslithe H.

W – leithead líne deartha

A – caillteanas etch (féach an tábla thuas)

Is é an chúis atá leis an leithead neamhréireach idir barr agus bun na líne ná go dtarlaíonn creimeadh ó bhun go barr le linn phróiseas déantúsaíochta PCBanna, rud a fhágann go bhfuil cruth trapezoidal ar an líne creimthe.

Tá gaol comhfhreagrach idir tiús líne T agus tiús copair na sraithe seo, mar a leanas:

* Mar gheall ar thionchar beag tiús masc solder ar impedance, glactar leis gur luach leanúnach 0.5mil é.

Is féidir linn rialú impedance a bhaint amach trí na paraiméadair seo a rialú. Ag glacadh PCB bun Anwei mar shampla, míneoimid na céimeanna a bhaineann le rialú bacainní agus úsáid SI9000 :

Is é an dara ciseal an eitleán talún, is é an cúigiú ciseal an eitleán cumhachta, agus is iad na sraitheanna atá fágtha na sraitheanna comhartha.

Míniú: Is é FR-4 an tréleictreach idir na sraitheanna idirmheánacha, agus tairiseach tréleictreach de 4.2; Is sraitheanna lom iad na sraitheanna barr agus bun a thagann i dteagmháil dhíreach le haer, agus is é 1 tairiseach tréleictreach an aeir.

Is féidir le dearthóirí PCB úsáid iomlán a bhaint as struchtúr ordlathach na PCBanna chun rialú impedance a bhaint amach. Trí shraitheanna comhartha éagsúla a chur i suíomhanna sraitheanna éagsúla, is féidir toilleas agus ionduchtacht idirchiseal a rialú go héifeachtach. Go ginearálta, úsáideann an ciseal istigh ábhair impedance ard agus úsáideann an ciseal seachtrach ábhair impedance íseal chun tionchar machnaimh agus crosstalk a laghdú.

Is féidir le línte tarchurtha comhartha difreálach cumas frith-chur isteach níos fearr agus riosca crosstalk níos ísle a sholáthar. Is péire sreanga comhthreomhara iad línte tarchurtha comhartha difreálach le voltais os coinne ach méideanna comhionann, ar féidir leo sláine comhartha níos fearr agus cumas frith-chur isteach a sholáthar. De ghnáth déantar impedance línte tarchurtha comhartha difreálach a rialú trí spásáil líne, leithead agus eitleán talún a roghnú.

Is féidir paraiméadair gheoiméadracha ar nós leithead líne PCB, spásáil agus leagan amach a úsáid freisin chun impedance a rialú. I gcás línte coitianta micreastiall, is féidir le leithead líne níos tiús agus spásáil níos mó impedance a laghdú. I gcás línte comhaiseacha, is féidir le trastomhais línte istigh níos lú agus gathanna seachtracha níos mó impedance a mhéadú. Éilíonn roghnú na céimseata sreangú leas iomlán a bhaint bunaithe ar riachtanais shonracha impedance agus minicíocht comhartha.

Bíonn tionchar ag tairiseach tréleictreach na n-ábhar PCB ar impedance freisin. Is cuid de rialú impedance é ábhair a bhfuil airíonna tréleictreach cobhsaí acu a roghnú. In iarratais ard-minicíochta agus ardluais, áirítear ábhair a úsáidtear go coitianta FR-4 (bord treisithe snáithíní gloine), PTFE (polytetrafluoroethylene), agus RF (minicíocht raidió).

Roimh dhearadh PCB, is féidir úsáid a bhaint as uirlisí insamhalta agus dearaidh cabhrú le dearthóirí bacainní a fhíorú agus a bharrfheabhsú go tapa agus go cruinn. Is féidir leis na huirlisí seo iompar ciorcad, caillteanais tarchurtha comhartha agus idirghníomhaíochtaí leictreamaighnéadacha a insamhladh chun na paraiméadair dhearaidh PCB is fearr a chinneadh. I measc roinnt uirlisí insamhalta coitianta tá CST Studio Suite, HyperLynx agus ADS.

Tá ról ríthábhachtach ag rialú impedance PCB i gciorcaid dhigiteacha agus analógacha ardluais. Trí dhearadh ordlathach réasúnta, úsáid línte tarchurtha comhartha difreálach, rialú céimseata sreangú, roghnú ábhar PCB cuí, agus úsáid uirlisí insamhalta agus dearadh, is féidir rialú impedance beacht a bhaint amach, rud a fheabhsóidh feidhmíocht ciorcad agus sláine na comhartha.