Memahami Impedansi Lacak: Mengapa Penting dalam Desain PCB
Dalam papan sirkuit cetak, kabel dan jejak biasanya terbuat dari tembung karena itu adalah elemen dengan resistansi terendah selain perak. Tempatkan ohm meter di atas jejak dan resistansi DC hampir bisa diabaikan.
Hal yang sama tidak dapat dikatakan mengenai impedansi AC. Impedansi, tidak seperti resistansi, didasarkan pada frekuensi. Semua kabel dan jejak akan menghasilkan setidaknya beberapa impedansi terhadap arus yang mengalir dari driver apa pun. Meskipun, biasanya, Anda harus memiliki waktu naik yang cukup cepat untuk sinyal Anda agar impedansi jejak menjadi masalah, penting bagi Anda untuk menyadari bahwa impedansi jejak ada dan dapat menjadi masalah.
Tapi mengapa kita perlu khawatir tentang impedansi jejak? Mengapa itu ada dan apakah mungkin untuk mengontrolnya? Jika Anda telah mendengar istilah “controlled impedance,” Anda mungkin sudah menyadari bahwa mungkin untuk mengontrol impedansi. Namun untuk memahami bagaimana dan mengapa, penting untuk memahami sedikit tentang sifat impedansi jejak.
Bagaimana Kerja Impedansi Jejak
Setiap jejak memiliki induktansi seri kecil yang hampir tidak terdistribusi sepanjang jejak dengan hubungan terbalik terhadap lintang jejak. Seiring bertambahnya waktu naik, impedansi yang dihasilkan menjadi lebih terlihat. Dengan cara yang sama, setiap jejak memiliki kapasitansi yang terdistribusi sepanjang jejak dan jalur sinyal balik, yang merupakan fungsi dari lebar jejak dan dielektrik material di antara jalur sinyal balik dan jejak. Sekali lagi, jika waktu naik meningkat cukup banyak, impedansi yang dihasilkan saat arus mencoba mengalir melalui kapasitansi ini dapat signifikan.
Driver Anda membaca semua jejak sebagai rangkaian LC terdistribusi dan impedansi AC jejak Anda berasal dari rangkaian LC terdistribusi ini. Ini dianggap sebagai impedansi yang tidak dikendalikan. Kami tidak berusaha merancang lingkungan jejak untuk mengakomodasi impedansi ini, membiarkan induktansi dan kapasitansi bervariasi sepanjang jejak. Karena impedansi yang dihasilkan biasanya tidak berpengaruh pada operasi, tidak perlu membuang waktu atau uang merancang cara untuk mengontrolnya.
Impedansi yang Dikontrol
Tetapi bagaimana jika kita khawatir tentang efek impedansi terhadap operasi kita? Kami dapat merancang papan di mana jejak terlihat seperti garis transmisi, memungkinkan kita untuk menghindari refleksi dengan mematahkan di impedansi karakteristiknya. Bagaimana cara kerja merancang rangkaian impedansi yang dikontrol?
Ketika kita mengontrol impedansi, kita memastikan impedansi konstan di setiap titik sepanjang jejak daripada bervariasi dari titik ke titik seperti dalam situasi impedansi yang tidak dikendalikan biasa. Untuk mengontrol impedansi, kita perlu mengontrol tiga fitur geometri rangkaian: lebar jejak, jarak antara jalur sinyal balik dan jejak sinyal, dan koefisien dielektrik material yang mengelilingi jejak. Anda mungkin juga ingin mengatasi ketebalan jejak. Misalnya, kabel koaksial adalah garis transmisi impedansi yang dikontrol.
Anda dapat mengubah fitur geometri ini dan masih mempertahankan impedansi yang dikontrol selama Anda mengubah fitur lain sesuai kebutuhan sehingga hubungan antara aspek-aspek ini tidak berubah dan impedansi tetap konstan.
Bagaimana Menentukan Impedansi Jejak PCB
Untuk memproduksi papan sirkuit cetak impedansi yang dikontrol, seseorang harus dapat mengukur impedansi. Cara terbaik untuk menghitung impedansi jejak adalah dengan menggunakan kalkulator impedansi jejak. Anda dapat menemukan kalkulator impedansi jejak online atau di perangkat lunak CAD Anda. Ada beberapa parameter yang harus dipertimbangkan saat menentukan impedansi, termasuk:
- Lebar jejak
- Ketebalan jejak
- Ketebalan laminasi
- Ketebalan dielektrik
- Berat tembung
Setelah Anda menghitung semua parameter yang relevan, Anda dapat menyesuaikan semua di atas (biasanya lebar jejak) untuk sampai pada impedansi yang Anda cari. Setelah Anda pikir Anda berada pada impedansi yang dapat diterima, Anda dapat menguji efektivitas papan menggunakan kupon tes yang diproduksi pada panel yang sama pada waktu yang sama, jadi Anda dapat mendapatkan peringkat impedansi yang baik tanpa tantangan mengakses jejak pada papan sebenarnya. Jejak kupon tes harus identik dengan jejak papan untuk mendapatkan tes yang akurat.
Biasanya, produsen akan membuat kupon tes di kedua ujung panel produksi sehingga dengan menguji kedua kupon, Anda mendapatkan bacaan impedansi yang sangat dapat diandalkan tanpa merusak papan. Penguji mengukur impedansi dengan Time Domain Reflectometer (TDR) atau analyzer jaringan.
Impedansi dapat diukur menggunakan analyzer jaringan, TDR laboratorium, atau sistem tes impedansi yang dikontrol yang menggunakan teknik TDR. Seorang insinyur yang berpraktik menggunakan sistem tes impedansi yang dikontrol akan menjalankan tes impedansi untuk memastikan hasil berkualitas tinggi.
Untuk informasi lebih lanjut tentang papan sirkuit cetak impedansi yang dikontrol atau untuk memesan PCB untuk industri Anda, hubungi Millennium Circuits Limited hari ini.
