ככל שמהירות מיתוג האות PCB ממשיכה לגדול, מתכנני ה- PCB של ימינו צריכים להבין ולתפעל את עכבת עקבות ה- PCB. בהתאמה לזמני העברת האות קצרים יותר ושיעורי השעון הגבוהים יותר של מעגלים דיגיטליים מודרניים, עקבות PCB אינם עוד חיבורים פשוטים, אלא קווי שידור.
בפועל, רצוי לתפעל את עכבת העקבות כאשר מהירות הקצה הדיגיטלי היא מעל 1 ns או כאשר התדר המדמה עולה על 300 מגה-הרץ. אחד מפרמטרי המפתח של עקוב PCB הוא עכבתו האופיינית (כלומר, יחס המתח לזרם כשהגל נע לאורך קו העברת האות). עכבתו האופיינית של המוליך בלוח המעגלים המודפס היא אינדיקטור חשוב לפריסת הלוח. במיוחד בתכנון ה- PCB של מעגלים בתדרים גבוהים, יש לקחת בחשבון האם עכבה אופיינית של המוליך וה עכבה האופיינית הנדרשת על ידי הציוד או האות נפוצים ותואמים. . זה כרוך בשני מושגים: היגוי עכבה והתאמת עכבות. מאמר זה מצביע על סוגיות היגוי עכבה ותכנון ערימות.
בקרת עכבה
בקרת עכבה (eImpedance Control), ישנם אותות שונים המועברים במוליכים בלוח המעגל. יש צורך לשפר את התדר כדי לשפר את קצב ההעברה. אם הקו עצמו חרוט, עובי למינציה, רוחב חוט ואלמנטים שונים אחרים, כדאי לשנות את עכבה ואת האות מעוות. לפיכך, המוליך בלוח המעגל המהיר, יש לשלוט בערך העכבה שלו בטווח מסוים, המכונה "בקרת עכבה".
עכבת עקבות ה- PCB תאושר על ידי השראות אינדוקטיביות וקיבוליות, התנגדות ומוליכות. הגורמים העיקריים המשפיעים על עכבת עקוב ה- PCB הם: רוחב חוט הנחושת, עובי חוט הנחושת, הקבוע הדיאלקטרי של הדיאלקטרי, עובי הדיאלקטרי, עובי המשטח, דרך האדמה חוט, והעקבות סביב העקבות. עכבת ה- PCB נעה בין 25 ל- 120 אוהם.
בפועל קווי העברה של PCB מורכבים בדרך כלל מתיל חוט, שכבת הפניה אחת או יותר וחומרים מבודדים. עקבות ולוחות מהווים את עכבת ההיגוי. PCBs לרוב יהיו רב-שכבתיים וניתן לבנות את עכבת ההיגוי במגוון דרכים. עם זאת, ללא קשר לשיטה בה נעשה שימוש, ערך הה עכבה ייקבע על ידי המבנה הפיזי שלו ותכונותיו החשמליות של חומר הבידוד:
רוחב עקבות האות
גובה הליבה או החומר הממולא משני צידי העקבות
תצורת עקבות ולוח
קבוע בידוד של הליבה והחומר הממולא
ישנן שתי צורות עיקריות של קווי העברת PCB: Microstrip ו- Stripline.
מיקרוסטריפ:
קו המיקרוסטריפ הוא מוליך רצועה, המתייחס לקו הילוכים עם מישור התייחסות בצד אחד, והחלק העליון והצדדים חשופים לאוויר (מצופה גם בשכבת ציפוי), המונח על פני הבידוד. לוח מעגל Er קבוע למטוס הכוח או הקרקע מתייחס. כפי שמוצג מטה:
הערה: בפרקטיקת ייצור PCB, מפעל הלוחות בדרך כלל מורח שכבה של שמן ירוק על פני לוח PCB. לפיכך, בחישוב עכבה מעשית, קו המיקרוסטריפ פני השטח מחושב בדרך כלל באמצעות המודל המוצג באיור הבא:
קו קו:
קו הרצועה הוא מוליך רצועה המוצב בין שני מישורי התייחסות, כפי שמוצג באיור הבא, הקבועים הדיאלקטריים של הדיאלקטרי המיוצגים על ידי H1 ו- H2 יכולים להיות שונים.
שתי הדוגמאות לעיל הינן רק דוגמא טיפוסית לקווי מיקרוסטריפ וקווי רצועה. ישנם סוגים רבים של קווי מיקרוסקופ וקווי רצועה, כמו קווי מיקרוסטרפ למינציה, הקשורים למבנה למינציה של PCB ספציפי.
החישוב המתמטי לחישוב המקבילה של עכבה אופיינית מבוסס בדרך כלל על שיטת פיתרון השדה, הכוללת ניתוח של מרכיב הפער. לכן, באמצעות תוכנת הנהלת החשבונות המיוחדת עכבה SI9000, מה שאנחנו צריכים לעשות זה לתפעל את פרמטרי העכבה האופייניים:
הקבוע הדיאלקטרי Er של שכבת הבידוד, רוחב העקבות W1, W2 (טרפז), עובי העקיבה T ועובי H של שכבת הבידוד.
תיאור W1, W2:
יש צורך לחשב את הערך בתיבה האדומה. אנלוגיה של תנאים אחרים.
להלן משתמשים בחשבונאות SI9000 כדי לעמוד בדרישות של בקרת עכבה:
ראשית חשב את בקרת העכבה החד-פעמית של קו הנתונים DDR:
שכבה עליונה: עובי הנחושת הוא 0.5 OZ, רוחב העקיבה הוא 5 MIL, המרווח ממישור הייחוס הוא 3.8 MIL, והקבוע הדיאלקטרי הוא 4.2. בחר את המודל, החלף את הפרמטרים ובחר את החישוב ללא הפסד, כמוצג:
ציפוי מציין את הציפוי. אם אין ציפוי, מלא את העובי ב- 0, והקבוע הדיאלקטרי מתמלא ב 1 (אוויר).
המצע מציין ששכבת המצע, כלומר השכבה הדיאלקטרית, נבחרה בדרך כלל מתוך FR-4, והעובי מחושב על ידי תוכנת חישוב עכבה, והקבוע הדיאלקטרי הוא 4.2 (כאשר התדר נמוך מ- 1 ג'יגה הרץ).
לחץ על הפריט משקל (oz) כדי לקבוע את עובי הנחושת של הנחושת. עובי הנחושת קובע את עובי העקבות.
9. הרעיון של Prepreg / Core לבידוד:
PP (prepreg) הוא סוג של חומר דיאלקטרי, המורכב מסיבי זכוכית ושרף אפוקסי. הליבה היא גם בינונית מסוג PP, אך שני הצדדים שלו מכוסים ברדיד נחושת, אך PP אינו. בעת ביצוע לוח רב שכבתי, CORE ו- C הם בדרך כלל שיתופי פעולה PP, CORE ו- CORE קשורים PP.
10. אמצעי זהירות בתכנון הערמת PCB:
(1), בעיית עיוות
תכנון הלמינציה של ה- PCB צריך להיות סימטרי, כלומר עובי השכבה הדיאלקטרית ועובי ציפוי הנחושת של כל שכבה הם סימטריים. כאשר משתמשים בלוח בעל שש שכבות, עובי הדיאלקטרי ועובי הנחושת של TOP-GND ו- BOTTOM-POWER נפוצים, GND-L2 נפוץ בעובי ובעובי הנחושת של L3-POWER. זה לא גורם לעיוות בזמן למינציה.
(2) יש לחבר היטב את שכבת האות למישור הייחוס הסמוך (כלומר, עובי המדיום בין שכבת האות לשכבת הנחושת הסמוכה צריך להיות קטן); יש לחבר היטב את נחושת אספקת החשמל ואת הנחושת הטחונה.
(3) במצב מהיר מאוד ניתן להשתתף במיצוי העודף כדי לחסום את שכבת האות, אך לא מומלץ לחסום שכבות כוח מרובות שעלולות ליצור הפרעות רעש מיותרות.
(4) חלוקת שכבת פריסת הערימה האופיינית מוצגת בטבלה הבאה:
(5), ההנחיות הכלליות לפריסת שכבות:
החלק התחתון של משטח הרכיב (השכבה השנייה) הוא מישור הקרקע, המספק את שכבת המיגון של הציוד ומספק את מישור הייחוס לחיווט השכבה העליונה;
יתכן שכל שכבות האותות צמודות למישור הקרקע;
נסה למנוע משתי שכבות האות לסמוך ישירות;
מקור הכוח הראשי עשוי להיות צמוד אליו בהתאמה;
שקול את הסימטריה של המבנה למינציה.
לגבי פריסת השכבה של לוח האם, לוח האם הקיים קשה לשלוט בחיווט המרווחים הארוך המקביל, ותדר הפעולה של הלוח עולה על 50 מגה הרץ.
(לתנאים מתחת ל 50MHZ, עיין בהרפיה המתאימה), הנחיות הפריסה המומלצות:
משטח הרכיב ומשטח הריתוך הם מטוסי קרקע שלמים (מגן);
אין שכבות חיווט מקבילות סמוכות;
יתכן שכל שכבות האותות צמודות למישור הקרקע;
אות המפתח צמוד לשכבה ולא מעבר למחיצה
