Menguasai Desain PCB Digital Kecepatan Tinggi: 9 Tips Pengendalian Impedansi Esensial

Pahami Faktor Dasar Pengendalian Impedansi

Menghubungkan kabel dalam PCB melakukan lebih dari satu fungsi. Selain aliran arus, mereka juga memiliki peran dalam garis transmisi sinyal. Kemultifungsian membantu dalam memaksimalkan output dari ukuran kecil dan digitalisasi.

Penting untuk mencegah refleksi transmisi sinyal dalam PCB. Pengendalian Impedansi, menyelaraskan, dan mencocokkan impedansi dapat mengurangi kerugian transmisi dalam sirkuit. Impedansi adalah ciri khas dari sirkuit AC. Ini adalah resistansi yang ditawarkan oleh loop paralel dan daya landing pada aliran AC.

Berbagai alasan dapat mempengaruhi impedansi karakteristik desain PCB Anda. Banyak kesalahan timbul dari garis transmisi yang rusak.

Impedansi karakteristik juga dapat bervariasi karena alasan lain. Faktor yang mungkin meliputi:

1. Ketebalan jejak sirkuit.

2. Nilai Dielektrik Prepreg di sekitar jejak sirkuit.

3. Ketebalan insulator juga memainkan peran.

Pilih Dielektrik yang Tepat

Konstanta dielektrik dapat mempengaruhi impedansi karakteristik secara besar. Perlu untuk menghitung jumlah impedansi terkontrol desain PCB Anda. Impedansi karakteristik proporsional terhadap lebar materi dielektrik. Semakin lebar lebar dielektrik insulator, semakin tinggi nilai impedansi.

Produsen menggunakan Dielektrik dalam Sirkuit PCB untuk tujuan isolasi. Bahan dalam papan substrat – pilih dari sejumlah besar materi komponen. Populer meliputi FR-4 – laminat fiberglass-epoksi. Ini juga tahan api – properti yang berguna jika PCB terlalu panas. Berdasarkan desain Anda – Anda juga dapat memilih materi FLEX fleksibel.

Konstanta dielektrik bervariasi terhadap frekuensi. Pilih materi yang memiliki nilai konsisten dan konstan melalui rentang frekuensi yang luas. Mereka cocok untuk aplikasi frekuensi tinggi papan PCB Anda.

Cegah Penyeberangan Jejak di Melati Lapisan Terpisah

Ahli menyarankan merutekan sinyal kecepatan/frekuensi tinggi di atas lapisan referensi ground. Coba hindari merutekan kabel jejak di melati lapisan terpisah setiap saat. Satu-satunya waktu pengecualian adalah jika Anda ingin meningkatkan impedansi terkontrol.

Ada beberapa aspek negatif dari penyeberangan jejak di melati lapisan terpisah. Beberapa di antaranya meliputi:

1. Keterlambatan transmisi sinyal akibat induktansi seri.

2. Gangguan dan interferensi sinyal.

3. Penurunan integritas sinyal.

Alternatif untuk penyeberangan adalah penggunaan kapasitor suturing di melati lapisan terpisah. Mereka menyediakan jalur kembali yang tepat untuk arus. Ini mengarah pada pengurangan area loop arus. Dengan cara ini, Anda dapat memiliki kontrol impedansi yang diinginkan.

Selalu Simpan Lapisan Referensi Ground

Kita perlu merujuk jalur ground sebagai jalur kembali untuk arus alternatif. Sebagian besar area yang tidak ditempati oleh jejak sirkuit membentuk lapisan referensi ground. Area besar mengizinkan kembali arus besar tanpa penurunan tegangan yang signifikan. Untuk PCB yang beroperasi pada tingkat Radiofrekuensi, lapisan ground mengurangi gangguan sinyal. Ini juga mengurangi interferensi melalui ground loop.

Lapisan ground juga penting untuk kontrol impedansi. Selain itu, mencegah crosstalk antara 2 jejak sirkuit berdampingan. Ini juga mencegah penurunan tegangan yang signifikan saat perubahan status sirkuit. Sumber daya atau jejak ground dengan impedansi tinggi dapat menyebabkan ground bounce.

Ii mengganggu fungsi komponen sirkuit lainnya. Area besar referensi ground memiliki impedansi lebih rendah. Akibatnya, impul arus menyebabkan kerusakan lebih sedikit.

Tahu tentang Keterbatasan Pre-preg

Prepreg (singkat dari pre-impregnated) digunakan untuk menyatukan inti yang di-etse. Aplikasi lainnya – melekatkan kawat tembaga ke dasar. Komponen penguat dapat memiliki beberapa bahan pembentuk. Secara umum, biasanya terdiri dari fiberglass dan bahan resin berbasis epoksi. Tekanan dua lapisan pada suhu tinggi menciptakan ketebalan yang diperlukan.

Ahli merekomendasikan penggunaan paling banyak tiga jenis prepreg berbeda selama susunan inti. Setiap lapisan harus kurang dari 10 milimeter untuk menghindari variasi ketebalan.

Hindari prepreg dengan konten resin rendah. Mereka dapat menyebabkan kekurangan resin selama waktu laminasi. Papan harus simetris dalam desain. Untuk kontrol impedansi yang lebih besar, keseragaman konstanta dielektrik diperlukan. Konsistensi yang lebih besar juga diinginkan.

Selain itu, konstanta dielektrik dalam materi prepreg yang disatukan bervariasi. Mereka biasanya berbeda dibandingkan materi inti asli. Pilih materi prepreg yang serupa dengan CTE tembaga (Koefisien Ekspansi Termal).

Ukuran Jejak Kontrol Impedansi

Jejak berguna untuk menentukan impedansi terkontrol papan PCB kecepatan tinggi Anda. Hitung kontrol impedansi menggunakan dimensi jejak. Empat pengukuran yang diperlukan untuk perhitungan ini adalah:

● H: Tinggi jejak.

● Er: Nilai Dielektrik.

● T: Ketebalan bukti.

● W: Lebar bukti.

Impedansi jejak bervariasi dengan perubahan setiap unit berikut. Oleh karena itu penting untuk menentukan dimensi ini sebelumnya. Perbedaan drastis dalam lebar jejak dapat menyebabkan koneksi yang rusak. Dalam kasus ekstrem, itu dapat merusak PCB. Lebih baik hindari dimensi jejak yang standar. Mereka mungkin atau mungkin tidak bekerja sesuai dengan desain PCB Anda.

Gunakan Kalkulator Impedansi yang Aman

Menghitung tingkat impedansi krusial dalam beberapa tahap. Ini sangat diperlukan selama Tahap Desain PCB. Temukan nilai impedansi terkontrol dalam desain PCB Anda. Setelah itu, Anda dapat memutuskan perubahan atau tingkat toleransi yang diterima.

Masalah utama adalah perhitungan itu sendiri. Persamaan nilai impedansi melibatkan serangkaian persamaan kompleks yang memberatkan. Selain dimensi, Anda juga akan membutuhkan nilai konstanta dielektrik. Anda perlu mengetahui nilai logaritma yang akurat, nilai fungsi, dan banyak lagi. Juga tidak mungkin untuk memiliki kalkulator ilmiah di dekat setiap saat.

Opsi online untuk menghitung impedansi tersedia saat ini. Beberapa situs melakukan bagian perhitungan untuk Anda. Sajikan dimensi jejak dan nilai konstanta dielektrik. Anda akan memiliki nilai impedansi dalam waktu singkat.

Alat Desain PCB yang Baik Esensial

Dengan kemajuan teknologi, banyak opsi bantuan sekarang tersedia. Alat dan perangkat lunak untuk desain PCB tidak dikenal beberapa dekade yang lalu. Beberapa bahkan memiliki komponen terintegrasi untuk estimasi biaya materi. Cobalah di antara beberapa opsi yang tersedia dan pilih favorit Anda.

Desainer PCB mencoba favorit mereka di antara Altium Designer, PowerPCB, ORCAD, Autodesk Eagle. Opsi lain termasuk KiCad EDA, Solidworks PCB, dan banyak lagi. Setiap memiliki beberapa kelebihan dan kekurangan. Pertimbangkan kompatibilitas dengan sistem saat ini Anda sebelum membeli.

Lakukan Analisis Integritas Sinyal

Makes sense to run a Signal Integrity Analysis test before placing your order. The procedure is also logical if you are manufacturing the PCBs yourselves.

Finding out possible errors in the test stage is the right way of cost-saving. It also prevents redundancy, wastage of component materials, trial, and failure. You can find whether the impedance control levels match your desired target. Suggest the manufacturer about the acceptable tolerance levels of the PCB work order.

Ringkasan

Kami berharap Anda sekarang menyadari metode untuk memastikan kontrol impedansi desain papan PCB Anda. Pertimbangkan materi dielektrik potensial dan dimensi jejak pada tahap desain PCB.

Pencegahan penyeberangan jejak di melati terpisah adalah praktik desain yang bagus. Hal yang sama juga berlaku untuk menyimpan lapisan referensi ground. Praktik ini bermanfaat pada jangka panjang.

1. Coba hindari penggunaan lebih dari tiga jenis prepreg yang berbeda dalam susunan.

2. Ada sejumlah besar alat dan perangkat lunak yang tersedia.

3. Gunakan segala yang diperlukan untuk mendapatkan hasil terbaik yang diinginkan.

4. Periksa integritas sinyal sebelum memesan akhir.

Di Wiring, kami memiliki keahlian teknis dan pengalaman. Anda akan menyukai pengaturan canggih kami untuk Manufaktur PCB. Dan kemampuan kami untuk menyediakan solusi PCB yang dapat disesuaikan sesuai kebutuhan Anda. Bicaralah dengan kami tentang kebutuhan kustomisasi dan PCB Anda!