Kontrolkirina impedansê çi ye û meriv çawa li ser PCB-yan kontrolkirina impedansê dike

Di sêwirana amûrên elektronîkî yên nûjen de, PCB rolek girîng dilîzin. Performansa PCB rasterast bandorê li aramî, pêbawerî û karbidestiya veguheztinê ya tevahiya pergala elektronîkî dike. Di nav wan de, kontrola impedance beşek girîng a sêwirana PCB ye. Ji ber ku çerxên dîjîtal ên nûjen xwedan demên veguheztina sînyalê kurttir û rêjeyên demjimêra bilindtir in, şopên PCB êdî ne girêdanên hêsan in, lê bi hev re xetên ragihandinê ne. Kontrolkirina impedansê ya PCB tê wateya kontrolkirina leza veguheztinê û berhevdana impedansê ya nîşanan li ser PCB-ê da ku kalîte û aramiya veguheztina sînyalê misoger bike.

Di rewşên pratîkî de, pêdivî ye ku dema ku leza marjînal a dîjîtal ji 1ns mezintir be an frekansa analog ji 300 MHz derbas bibe, pêdivî ye ku impedanceya şopê were kontrol kirin. Yek ji pîvanên sereke yên şopa PCB-ê impedansa wê ya taybetmendiyê ye (ango rêjeya voltaja berbi niha dema ku pêl li ser xeta veguheztina sînyalê tê veguheztin). Hêza taybetmendiya têlan li ser PCB-ê nîşanek girîng a sêwirana PCB-ê ye. Bi taybetî di sêwirana PCB-ya frekansa bilind de, pêdivî ye ku meriv li ber çavan bigire ka berbelaviya taybetmendiya têlê bi impedansa taybetmendiya pêdivî ya amûr an îşaretê re hevaheng e an li hev dike. Ev 2 têgînan vedihewîne: kontrolkirina impedance û berhevdana impedance. Ev gotar li ser mijarên kontrolkirina impedance û sêwirana stackê disekine.

Di rêgirên PCB de îşaretên cihêreng têne veguheztin. Ji bo ku rêjeya ragihandina wê baştir bibe, divê frekansa wê were zêdekirin. Nirxa impedansê ya çerxê bi xwe ji ber faktorên wekî etching, qalindahiya qatê û firehiya têl û hwd diguhere, ku dibe sedema guheztina sînyalê. Ji ber vê yekê, nirxa impedansê ya rêgirên li ser PCB-yên bilez divê di nav rêzek diyarkirî de were kontrol kirin, ku jê re "kontrola impedansê" tê gotin.

Impedansa şopên PCB-ê ji hêla induktansa wan a induktor û kapasît, berxwedan û hevrêziya wan ve tê destnîşankirin. Faktorên ku bandorê li impedansa têlkirina PCB dikin bi giranî firehî û qalindiya têla sifir, domdariya dielektrîkê û stûrahiya navîn, stûrbûna pêlava lêdanê, riya têla erdê, û têlkirina li dora têlê, vedihewîne. etc.

Di pratîkê de, xetên veguheztina PCB bi gelemperî ji şopek têl, yek an çend qatên referansê, û materyalên insulasyonê pêk tê. Şop û qat impedansa kontrolê pêk tîne. PCB bi gelemperî strukturên pir-layer digirin, û kontrola impedance jî dikare bi awayên cihêreng were çêkirin. Lêbelê, bêyî ku rêbaza ku tê bikar anîn, nirxa impedansê dê ji hêla strukturên wê yên laşî û taybetmendiyên elektronîkî yên materyalê veqetandinê ve were destnîşankirin:

Microstrip xêzek têl e ku bi tenê yek aliyek xwedan balafirek referansê ye. Ser û alî li ber hewayê têne xuyang kirin (an têne pêçandin) û li ser rûbera însulasyona Er PCB-ya domdar, bi hêz an qata erdê wekî referansê ne. Wekî ku di wêneya jêrîn de tê nîşandan:

Nîşe: Di hilberîna rastîn a PCB de, kargeha PCB bi gelemperî li ser rûbera PCB-ê qateyek kesk çêdike. Ji ber vê yekê, di hesabên impedansê yên rastîn de, modela ku di jimareya jêrîn de tê xuyang kirin bi gelemperî ji bo xetên mîkroşiya rûkal tê bikar anîn.

Xetek xêzikek têl e ku di navbera 2 balafirên referansê de tê danîn, wekî ku di jimareya jêrîn de tê xuyang kirin. Hêmanên dîelektrîkê yên dîelektrîkê yên ku ji hêla H1 û H2 ve têne temsîl kirin dikarin cûda bibin.

2 dozên jorîn tenê xwenîşandanek tîpîk a mîkroş û xêzan in, ku bi gelemperî ji bo fêrbûna hardware aqilmend a IoT û pergalên din têne bikar anîn. Gelek cureyên taybetî yên mîkroşrîp û hêlîn hene, wekî mîkroşiya pêçandî, ku bi strukturên xêzkirina PCB-an ve girêdayî ne.

Hevkêşeya ku ji bo hesabkirina impedansê ya taybetmendiyê tête bikar anîn hewceyê hesabên matematîkî yên tevlihev hewce dike, bi gelemperî rêbazên çareserkirina zeviyê bikar tînin, tevî analîza hêmanên sînor. Ji ber vê yekê, bi karanîna nermalava hesabkirina impedansê ya pispor SI9000, ya ku divê em bikin ev e ku pîvanên impedance taybetmendiyê kontrol bikin:

Berdewamiya dielektrîkê Er ya qata însulasyonê, firehiya têl W1 û W2 (trapezoîdal), qalindahiya têl T, û qalindahiya qata însulasyonê H.

W - firehiya xeta sêwirandî

A - windabûna etchê (li tabloya jor binêre)

Sedema firehiya nakokî ya di navbera jor û binê xetê de ev e ku di dema pêvajoya çêkirina PCB-yan de, korozyon ji serî ber bi jêr ve çêdibe, di encamê de şeklek trapezoîdal a xeta xerabûyî çêdibe.

Têkiliyek têkildar di navbera stûrahiya rêza T û qalindahiya sifir a vê qatê de heye, bi vî rengî:

* Ji ber bandora piçûk a qalindahiya maskê ya lêdanê li ser impedansê, tê texmîn kirin ku ew nirxek domdar 0.5mil e.

Em dikarin bi kontrolkirina van pîvanan bigihîjin kontrola impedansê. Wekî mînakek PCB-ya jêrîn a Anwei, em ê gavên kontrolkirina impedance û karanîna SI9000 rave bikin:

Qata duyemîn balafira erdê ye, qata pêncemîn balafira hêzê ye û qatên mayî jî qatên sînyalê ne.

Şirove: Dielektrîkê di navbera qatên navîn de FR-4 e, bi berdewamiya dîelektrîkê 4,2 e; Qatên jorîn û binî qatên tazî ne ku rasterast bi hewayê re dikevin têkiliyê û domdariya dielektrîkê ya hewayê 1 e.

Sêwiranerên PCB dikarin bi tevahî strukturên hiyerarşîk ên PCB-an bikar bînin da ku bigihîjin kontrola impedance. Bi danîna qatên îşaretên cihêreng di pozîsyonên qata cihêreng de, kapasîteya navbeynkar û induktans dikare bi bandor were kontrol kirin. Bi gelemperî, qatê hundur materyalên impedance bilind bikar tîne û qata derve jî materyalên impedance kêm bikar tîne da ku bandora refleks û xaçê kêm bike.

Xetên veguheztina sînyala cihêreng dikarin kapasîteya dijî-destwerdanê çêtir peyda bikin û xetera xaçerêyê kêm bikin. Xetên ragihandina sînyala cihêreng cotek têlên paralel ên bi voltaja berevajî lê mezinahiyên wekhev in, ku dikarin yekparebûna nîşana çêtir û kapasîteya dijî-destwerdanê peyda bikin. Nerazîbûna xetên veguheztina sînyala cudahiyê bi gelemperî ji hêla hilbijartina cîhê rêzê, firehiyê û balafira erdê ve tê kontrol kirin.

Parametreyên geometrîkî yên wekî firehiya xeta PCB, cîh û layout jî dikarin ji bo kontrolkirina impedansê werin bikar anîn. Ji bo xetên mîkroşiya hevpar, firehiya xeta stûrtir û cîhê mezintir dikare impedansê kêm bike. Ji bo xêzên hevoksîal, tîrêjên piçûktir ên xeta hundurîn û tîrêjên xeta derve yên mezintir dikarin impedansê zêde bikin. Hilbijartina geometriya têlan pêdivî bi xweşbîniyê li ser bingeha daxwazên impedance yên taybetî û frekansa nîşanê heye.

Hêmana dielektrîkê ya materyalên PCB jî bandorê li impedansê dike. Hilbijartina materyalên bi taybetmendiyên dielektrîkî yên domdar beşek ji kontrola impedansê ye. Di serîlêdanên bi frekansa bilind û bilez de, materyalên bi gelemperî têne bikar anîn FR-4 (pangaya fîberê camkirî), PTFE (polytetrafluoroethylene), û RF (frekansa radyoyê) laminates hene.

Berî sêwirana PCB-ê, karanîna amûrên simulasyon û sêwiranê dikare ji sêwiraneran re bibe alîkar ku bi lez û bez verastkirin û xweşbînkirina impedansê bike. Van amûran dikarin tevgera dorhêl, windahiyên veguheztina sînyalê û danûstendinên elektromagnetîk simul bikin da ku pîvanên sêwirana PCB-ya çêtirîn diyar bikin. Hin amûrên simulasyonê yên hevpar CST Studio Suite, HyperLynx û ADS hene.

Kontrola impedansê ya PCB di çerxên dîjîtal û analog ên bilez de rolek girîng dilîze. Bi sêwirana hiyerarşîk a maqûl, karanîna xetên veguheztina sînyala cihêreng, kontrolkirina geometriya têl, hilbijartina materyalên PCB-ya guncan, û karanîna amûrên simulasyon û sêwiranê, kontrolkirina impedansê ya rastîn dikare were bidestxistin, bi vî rengî performansa dorpêçê û yekbûna nîşanê baştir dibe.