01
සම්බාධනය පාලනය යනු කුමක්ද සහ PCB වල සම්බාධනය පාලනය කරන්නේ කෙසේද
2024-04-08 17:45:08
නවීන ඉලෙක්ට්‍රොනික උපාංග සැලසුම් කිරීමේදී PCBs තීරණාත්මක කාර්යභාරයක් ඉටු කරයි. PCB වල ක්‍රියාකාරිත්වය සමස්ත ඉලෙක්ට්‍රොනික පද්ධතියේ ස්ථායිතාව, විශ්වසනීයත්වය සහ සම්ප්රේෂණ කාර්යක්ෂමතාවයට සෘජුවම බලපායි. ඒවා අතර සම්බාධනය පාලනය PCB නිර්මාණයේ වැදගත් අංගයකි. නවීන ඩිජිටල් පරිපථවල කෙටි සංඥා සම්ප්රේෂණ වේලාවන් සහ ඉහළ ඔරලෝසු අනුපාත ඇති බැවින්, PCB හෝඩුවාවන් තවදුරටත් සරල සම්බන්ධතා නොව, ඊට අනුරූප සම්ප්රේෂණ මාර්ග වේ. PCB සම්බාධනය පාලනය යනු සංඥා සම්ප්‍රේෂණයේ ගුණාත්මකභාවය සහ ස්ථායීතාවය සහතික කිරීම සඳහා PCB මත සංඥා වල සම්ප්රේෂණ වේගය සහ සම්බාධනය ගැලපීම පාලනය කිරීමයි.
ප්‍රායෝගික අවස්ථාවන්හිදී, සංඛ්‍යාංක ආන්තික ප්‍රවේගය 1ns ට වඩා වැඩි හෝ ප්‍රතිසම සංඛ්යාතය 300MHz ඉක්මවන විට හෝඩුවාවක් සම්බාධනය පාලනය කිරීම අවශ්ය වේ. PCB ට්‍රේස් හි එක් ප්‍රධාන පරාමිතියක් වන්නේ එහි ලාක්ෂණික සම්බාධනයයි (එනම් තරංගය සංඥා සම්ප්රේෂණ රේඛාව ඔස්සේ සම්ප්රේෂණය වන විට වෝල්ටීයතාවයේ ධාරාවට අනුපාතය). PCB වල වයර් වල ලාක්ෂණික සම්බාධනය PCB නිර්මාණයේ වැදගත් දර්ශකයකි. විශේෂයෙන්ම අධි සංඛ්‍යාත PCB නිර්මාණයේදී, වයරයේ ලාක්ෂණික සම්බාධනය උපාංගයේ හෝ සංඥාවේ අවශ්ය ලාක්ෂණික සම්බාධනයට අනුකූලද නැතිනම් ගැළපෙනවාද යන්න සලකා බැලීම අවශ්ය වේ. මෙයට සංකල්ප 2 ක් ඇතුළත් වේ: සම්බාධනය පාලනය සහ සම්බාධනය ගැලපීම. මෙම ලිපිය සම්බාධනය පාලනය සහ අට්ටි නිර්මාණය පිළිබඳ ගැටළු කෙරෙහි අවධානය යොමු කරයි.
සම්බාධනය පාලනය
PCB හි සන්නායකවල විවිධ සංඥා සම්ප්රේෂණය වේ. එහි සම්ප්රේෂණ වේගය වැඩි දියුණු කිරීම සඳහා එහි සංඛ්යාතය වැඩි කළ යුතුය. පරිපථයේම සම්බාධන අගය එචිං, ස්තර ඝනකම සහ වයර් පළල ආදී සාධක නිසා සංඥා විකෘති වීමට හේතු වේ. එබැවින් අධිවේගී PCB වල සන්නායකවල සම්බාධන අගය යම් පරාසයක් තුළ පාලනය කළ යුතු අතර එය "සම්බාධන පාලනය" ලෙස හැඳින්වේ.
PCB ට්‍රේස් වල සම්බාධනය තීරණය වන්නේ ඒවායේ ප්‍රේරක සහ ධාරිත්‍රක ප්‍රේරණය, ප්‍රතිරෝධය සහ සන්නායකතා සංගුණකය මගිනි. PCB රැහැන්වල සම්බාධනයට බලපාන සාධක ප්‍රධාන වශයෙන් තඹ කම්බියේ පළල සහ ඝනකම, මාධ්‍යයේ පාර විද්යුත් නියතය සහ ඝනකම, පෑස්සුම් පෑඩයේ ඝණකම, බිම් කම්බි මාර්ගය සහ වයර් වටා ඇති රැහැන්, ආදිය PCB සම්බාධනය පරාසය 25 සිට 120 ohms වේ.
ප්‍රායෝගිකව, PCB සම්ප්රේෂණ මාර්ග සාමාන්යයෙන් කම්බි හෝඩුවාවක්, එක් හෝ වැඩි සමුද්දේශ ස්ථර සහ පරිවාරක ද්රව්ය වලින් සමන්විත වේ. ලුහුබැඳීම සහ ස්ථරය පාලන සම්බාධනය සාදයි. PCBs බොහෝ විට බහු ස්ථර ව්‍යුහයන් අනුගමනය කරන අතර සම්බාධනය පාලනය විවිධ ආකාරවලින් ගොඩනගා ගත හැකිය. කෙසේ වෙතත්, භාවිතා කරන ක්‍රමය කුමක් වුවත්, සම්බාධක අගය තීරණය වන්නේ එහි භෞතික ව්‍යුහය සහ පරිවාරක ද්‍රව්‍යයේ ඉලෙක්ට්‍රොනික ගුණාංග අනුව ය:
සංඥා ලුහුබැඳීම්වල පළල සහ ඝනකම
හෝඩුවාවක් දෙපස හරය හෝ පෙර පිරවූ ද්රව්ය උස
හෝඩුවාවක් සහ පුවරු ස්ථර වින්යාස කිරීම
හරය සහ පෙර පිරවූ ද්රව්යවල පරිවාරක නියතය
PCB සම්ප්රේෂණ මාර්ගවල ප්‍රධාන ආකාර 2ක් ඇත: Microstrip සහ Stripline.
මයික්‍රොස්ට්‍රිප් යනු එක් පැත්තක් පමණක් යොමු තලයක් සහිත සම්ප්රේෂණ රේඛාවක් සඳහා වන වයර් තීරුවකි. ඉහළ සහ පැති වාතයට නිරාවරණය වන අතර (හෝ ආලේප කර ඇත) සහ පරිවරණ නියත Er PCB මතුපිට පිහිටා ඇත, බලය හෝ බිම් ස්ථරය යොමුවක් ලෙස. පහත රූපයේ දැක්වෙන පරිදි:
සටහන: සත්‍ය PCB නිෂ්පාදනයේදී, PCB කර්මාන්ත ශාලාව සාමාන්යයෙන් PCB මතුපිට හරිත තීන්ත තට්ටුවක් ආලේප කරයි. එබැවින්, සැබෑ සම්බාධනය ගණනය කිරීම් වලදී, පහත රූපයේ දැක්වෙන ආකෘතිය සාමාන්යයෙන් මතුපිට ක්ෂුද්ර තීරු රේඛා සඳහා භාවිතා වේ.
ස්ට්‍රිප්ලයින් යනු පහත රූපයේ දැක්වෙන පරිදි යොමු තල 2ක් අතර තබා ඇති වයර් තීරුවකි. H1 සහ H2 මගින් නිරූපණය වන පාර විද්යුත් ද්‍රව්‍යයේ පාර විද්යුත් නියතයන් වෙනස් විය හැක.
ඉහත අවස්ථා 2 සාමාන්යයෙන් මයික්‍රොස්ට්‍රිප් සහ ස්ට්‍රිප්ලයින් වල සාමාන්‍ය නිරූපණයක් වන අතර, සාමාන්යයෙන් කාවැද්දූ IoT බුද්ධිමත් දෘඩාංග සහ අනෙකුත් පද්ධති ඉගෙනීම සඳහා භාවිතා කරයි. PCB වල නිශ්චිත ගොඩගැසීමේ ව්‍යුහයට සම්බන්ධ, ආලේපිත මයික්‍රොස්ට්‍රිප් වැනි විශේෂිත ක්ෂුද්ර තීරු සහ තීරු රේඛා බොහොමයක් තිබේ.
ලාක්ෂණික සම්බාධනය ගණනය කිරීමට භාවිතා කරන සමීකරණයට සංකීර්ණ ගණිතමය ගණනය කිරීම් අවශ්ය වේ, සාමාන්යයෙන් මායිම් මූලද්‍රව්‍ය විශ්ලේෂණය ඇතුළු ක්ෂේත්‍ර විසඳීමේ ක්රම භාවිතා කරයි. එබැවින්, විශේෂිත සම්බාධනය ගණනය කිරීමේ මෘදුකාංගය SI9000 භාවිතා කිරීමත් සමඟ, අප විසින් කළ යුත්තේ ලාක්ෂණික සම්බාධනයෙහි පරාමිතීන් පාලනය කිරීමයි:
පරිවාරක ස්ථරයේ පාර විද්යුත් නියත Er, රැහැන් පළල W1 සහ W2 (trapezoidal), රැහැන් ඝණකම T, සහ පරිවාරක ස්ථරයේ ඝණකම H.
W1 සහ W2 සඳහා පැහැදිලි කිරීම:
මෙන්න, W=W1, W1=W2
W - සැලසුම් කළ රේඛා පළල
A – etch loss (ඉහත වගුව බලන්න)
රේඛාවේ ඉහළ සහ පහළ අතර නොගැලපෙන පළලට හේතුව PCB නිෂ්පාදන ක්‍රියාවලියේදී ඉහළ සිට පහළට විඛාදනයට ලක්වීම නිසා විඛාදනයට ලක් වූ රේඛාවේ trapezoidal හැඩයක් ඇති වීමයි.
රේඛා ඝණත්වය T සහ මෙම ස්ථරයේ තඹ ඝණකම අතර අනුරූප සම්බන්ධයක් පහත පරිදි වේ:
| තඹ ඝනකම | ||
| මූලික තඹ thk | අභ්යන්තර ස්ථරය සඳහා | පිටත තට්ටුව සඳහා |
| H OZ | මිලි 0.6 | මිලියන 1.8 |
| 1 OZ | මිලියන 1.2 | මිලියන 2.5 |
| 2 OZ | මිලියන 2.4 | මිලියන 3.6 |
පෑස්සුම් ආවරණ ඝණකම:
* සම්බාධනය මත පෑස්සුම් ආවරණ ඝණකම කුඩා බලපෑම හේතුවෙන්, එය 0.5mil නියත අගයක් ලෙස උපකල්පනය කර ඇත.
මෙම පරාමිතීන් පාලනය කිරීමෙන් අපට සම්බාධනය පාලනය කළ හැකිය. Anwei හි පහළ PCB උදාහරණයක් ලෙස ගෙන, සම්බාධනය පාලනය කිරීමේ පියවර සහ SI9000 භාවිතය අපි පැහැදිලි කරන්නෙමු:
පහළ PCB ගොඩගැසීම පහත රූපයේ දැක්වේ:
දෙවන ස්ථරය බිම් තලය, පස්වන ස්ථරය බලශක්ති තලය, සහ ඉතිරි ස්ථර සංඥා ස්ථර වේ.
එක් එක් ස්ථරයේ ඝණකම පහත වගුවේ දක්වා ඇත:
| ස්ථරයේ නම | ටයිප් කරන්න | ද්රව්ය | චින්තනය | පන්තිය |
| මතුපිට | ගුවන් | |||
| ඉහළ | කොන්දොස්තර | තඹ | 0.5 OZ | මාර්ගගත කිරීම |
| DIElectric | FR-4 | මිලියන 3.800 | ||
| L2-INNER | කොන්දොස්තර | තඹ | 1 OZ | ගුවන් යානය |
| DIElectric | FR-4 | 5.910MIL | ||
| L3-INNER | කොන්දොස්තර | තඹ | 1 OZ | මාර්ගගත කිරීම |
| DIElectric | FR-4 | 33.O8MIL | ||
| L4-INNER | කොන්දොස්තර | තඹ | 1 OZ | මාර්ගගත කිරීම |
| DIElectric | FR-4 | 5.910MIL | ||
| L5-INNER | කොන්දොස්තර | තඹ | 1 OZ | ගුවන් යානය |
| DIElectric | FR-4 | මිලියන 3.800 | ||
| පහළ | කොන්දොස්තර | තඹ | 0.5 OZ | මාර්ගගත කිරීම |
| මතුපිට | ගුවන් |
පැහැදිලි කිරීම: අතරමැදි ස්ථර අතර පාර විද්යුත් අගය FR-4 වේ, පාර විද්යුත් නියතය 4.2; ඉහළ සහ පහළ ස්ථර වාතය සමඟ සෘජුව සම්බන්ධ වන හිස් ස්ථර වන අතර වාතයේ පාර විද්යුත් නියතය 1 වේ.
සම්බාධනය පාලනය කිරීම සඳහා, පහත දැක්වෙන පොදු ක්රම කිහිපයක් වේ:
1. PCB ධුරාවලියේ සැලසුම මත පදනම්ව:
සම්බාධනය පාලනය ලබා ගැනීම සඳහා PCB නිර්මාණකරුවන්ට PCB වල ධුරාවලියේ ව්‍යුහය සම්පූර්ණයෙන්ම භාවිතා කළ හැක. විවිධ ස්ථර ස්ථානවල විවිධ සංඥා ස්ථර තැබීමෙන් අන්තර් ස්ථර ධාරිතාව සහ ප්‍රේරණය ඵලදායී ලෙස පාලනය කළ හැක. සාමාන්යයෙන් කථා කරන විට, අභ්යන්තර ස්තරය ඉහළ සම්බාධක ද්රව්ය භාවිතා කරන අතර පිටත ස්ථරය පරාවර්තනයේ සහ හරස්කඩේ බලපෑම අඩු කිරීම සඳහා අඩු සම්බාධක ද්රව්ය භාවිතා කරයි.
2. අවකල සංඥා සම්ප්රේෂණ මාර්ග භාවිතා කරන්න:
අවකල්‍ය සංඥා සම්ප්රේෂණ මාර්ගවලට වඩා හොඳ ප්‍රති-මැදිහත්වීමේ හැකියාවක් සහ අඩු හරස්කඩ අවදානමක් සැපයිය හැකිය. අවකල සංඥා සම්ප්රේෂණ රේඛා යනු ප්‍රතිවිරුද්ධ වෝල්ටීයතා නමුත් සමාන ප්‍රමාණවලින් යුත් සමාන්තර වයර් යුගලයක් වන අතර එමඟින් වඩා හොඳ සංඥා අඛණ්ඩතාව සහ ප්‍රති-මැදිහත්වීමේ හැකියාව ලබා දිය හැකිය. අවකල සංඥා සම්ප්රේෂණ රේඛාවල සම්බාධනය සාමාන්යයෙන් පාලනය වන්නේ රේඛා පරතරය, පළල සහ බිම් තලය තෝරා ගැනීමෙනි.
3. රැහැන් ජ්යාමිතිය පාලනය කරන්න:
සම්බාධනය පාලනය කිරීම සඳහා PCB රේඛා පළල, පරතරය සහ පිරිසැලසුම වැනි ජ්‍යාමිතික පරාමිතීන් ද භාවිතා කළ හැක. පොදු ක්ෂුද්ර තීරු රේඛා සඳහා, ඝන රේඛා පළල සහ විශාල පරතරය මඟින් සම්බාධනය අඩු කළ හැක. කොක්සියල් රේඛා සඳහා, කුඩා අභ්යන්තර රේඛා විෂ්කම්භය සහ විශාල පිටත රේඛා රේඛා සම්බාධනය වැඩි කළ හැක. රැහැන් ජ්යාමිතිය තෝරා ගැනීම සඳහා නිශ්චිත සම්බාධක අවශ්යතා සහ සංඥා සංඛ්යාතය මත පදනම්ව ප්රශස්තකරණය අවශ්ය වේ.
4. PCB ද්රව්ය තෝරාගැනීම:
PCB ද්රව්යවල පාර විද්යුත් නියතය ද සම්බාධනයට බලපායි. ස්ථායී පාර විද්යුත් ගුණ සහිත ද්රව්ය තෝරාගැනීම සම්බාධන පාලනයේ කොටසකි. අධි-සංඛ්‍යාත සහ අධිවේගී යෙදුම්වල, බහුලව භාවිතා වන ද්රව්ය අතර FR-4 (වීදුරු තන්තු ශක්තිමත් කළ පුවරුව), PTFE (පොලිටෙට්‍රාෆ්ලෝරෝඑතිලීන්) සහ RF (රේඩියෝ සංඛ්‍යාත) ලැමිෙන්ට් ඇතුළත් වේ.
5. සමාකරණ සහ නිර්මාණ මෙවලම් භාවිතා කරන්න:
PCB නිර්මාණයට පෙර, සමාකරණ සහ නිර්මාණ මෙවලම් භාවිතයෙන්, සම්බාධනය ඉක්මනින් සහ නිවැරදිව සත්‍යාපනය කිරීමට සහ ප්‍රශස්ත කිරීමට නිර්මාණකරුවන්ට උපකාර කළ හැක. මෙම මෙවලම් මඟින් ප්‍රශස්ත PCB සැලසුම් පරාමිතීන් තීරණය කිරීම සඳහා පරිපථ හැසිරීම, සංඥා සම්ප්රේෂණ පාඩු සහ විද්යුත් චුම්භක අන්තර්ක්‍රියා අනුකරණය කළ හැකිය. සමහර පොදු සමාකරණ මෙවලම් CST Studio Suite, HyperLynx සහ ADS ඇතුළත් වේ.
PCB සම්බාධනය පාලනය අධිවේගී ඩිජිටල් සහ ඇනලොග් පරිපථවල තීරණාත්මක කාර්යභාරයක් ඉටු කරයි. සාධාරණ ධුරාවලියක් සැලසුම් කිරීම, අවකල සංඥා සම්ප්රේෂණ මාර්ග භාවිතය, රැහැන් ජ්යාමිතිය පාලනය කිරීම, සුදුසු PCB ද්රව්ය තෝරා ගැනීම සහ සමාකරණ සහ සැලසුම් මෙවලම් භාවිතය තුළින් නිරවද්‍ය සම්බාධන පාලනයක් ලබා ගත හැකි අතර එමඟින් පරිපථ ක්‍රියාකාරිත්වය සහ සංඥා අඛණ්ඩතාව වැඩිදියුණු කළ හැකිය.