Was der Leiterplattenentwickler über die Impedanzregelungsplatine wissen muss
PCB-Bedeutung für kontrollierte Impedanz
Die Impedanzkontrolle war eines der wesentlichen Probleme und schwierigen Probleme bei der Entwicklung von Hochgeschwindigkeits-Leiterplatten . Die Impedanz ist die Summe aus Widerstand und Reaktanz eines Stromkreises. Der Widerstand ist der Widerstand gegen den Stromfluss, der in allen Materialien vorhanden ist. In Hochfrequenzanwendungen hilft uns die gesteuerte Impedanz sicherzustellen, dass die Signale beim Umlaufen einer Leiterplatte nicht beeinträchtigt werden. Widerstand und Reaktanz eines Stromkreises haben einen großen Einfluss auf die Funktionalität, da bestimmte Prozesse vor anderen abgeschlossen werden müssen, um einen ordnungsgemäßen Betrieb zu gewährleisten.
Aufgrund komplexer Prozessoren werden USB-Geräte und Antennen direkt auf die Leiterplattenoberfläche gedruckt. Die Geschwindigkeit des Signalschaltens auf der Leiterplatte nimmt zu, und die elektrischen Eigenschaften der Spuren, die Signale zwischen Geräten übertragen, werden immer wichtiger. Daher erfordern immer mehr Leiterplattenkonstruktionen eine Impedanzsteuerung und -prüfung.
Impedanzregelungstechnologien sind beim Entwurf von Hochgeschwindigkeits-Digitalschaltungen sehr wichtig, bei denen wirksame Methoden angewendet werden müssen, um die hervorragende Leistung von Hochgeschwindigkeits-Leiterplatten sicherzustellen. Die Impedanz einer Leiterplatte wird weitgehend von einigen Faktoren bestimmt, wie z. B. der Spurbreite, der Kupferdicke, der Dielektrizitätsdicke und der Dielektrizitätskonstante. Impedanz, allgemein gemessen in Ohm. Wir müssen den Widerstand und die Reaktanz eines Stromkreises kontrollieren, um die Signalqualität im komplexen Design sicherzustellen. Zum Beispiel Single-Ended-Impedanz 50 Ohm ± 10%, Differenzimpedanz 100 Ohm ± 10%.
Wann wird die kontrollierte Impedanz verwendet?
Wenn ein Signal eine bestimmte Impedanz haben muss, um ordnungsgemäß zu funktionieren, sollte eine geregelte Impedanz verwendet werden. Bei Hochfrequenzanwendungen ist die Anpassung der Impedanz von Leiterplattenspuren wichtig, um die Datenintegrität und Signalklarheit aufrechtzuerhalten. Wenn die Impedanz der Leiterplattenspur, die zwei Komponenten verbindet, nicht mit der charakteristischen Impedanz der Komponenten übereinstimmt, kann es zu längeren Schaltzeiten innerhalb des Geräts oder der Schaltung kommen. Es kann auch zufällige Fehler geben. Bitte beachten Sie, dass wir auch hier spezielle Anweisungen benötigen: In Gleichstromkreisen gibt es keine Reaktanz und der Widerstand von Kupferleitern ist normalerweise unbedeutend. In Hochgeschwindigkeits-Wechselstromkreisen (solchen mit starken Änderungen der Spannung und / oder des Stroms) kann jedoch die Reaktanz und damit die Impedanz sehr signifikant werden. Dies kann für die Funktionalität eines Entwurfs aufgrund der Auswirkungen, die Änderungen der Impedanz entlang des Signalpfads vom Sender zum Empfänger auf die Effizienz der Energieübertragung sowie die Signalintegrität haben, kritisch werden. Während die Geschwindigkeit eines Schaltkreises häufig als Frequenz der Wellenform ausgedrückt wird: Das kritische Anliegen ist die Geschwindigkeit, mit der sich Spannung und / oder Strom ändern müssen.
Was bestimmt die kontrollierte Impedanz?
Die charakteristische Impedanz einer Leiterplattenspur wird typischerweise durch ihre induktive und kapazitive Reaktanz, ihren Widerstand und ihre Leitfähigkeit bestimmt. Diese Faktoren sind eine Funktion der physikalischen Abmessungen der Spur, der Dielektrizitätskonstante des PCB-Substratmaterials und der dielektrischen Dicke. Typischerweise kann die Leiterplatten-Impedanz zwischen 25 und 125 Ohm liegen. Der aus der Leiterplattenstruktur erzeugte Impedanzwert wird durch die folgenden Faktoren bestimmt: - Breite und Dicke der Kupfersignalspur (oben und unten) - Dicke des Kerns oder Prepreg-Materials auf beiden Seiten der Kupferspur - Dielektrizitätskonstante des Kerns und des Prepreg-Materials - Abstand zu anderen Kupfermerkmalen
Impedanzkontrolle im PCB-Design
Elektrische Impedanz : Ein Maß für den Widerstand gegen zeitlich veränderlichen elektrischen Strom in einem Stromkreis.
Das Problem : Die Signale "A", "B" und "C" erreichen alle gleichzeitig die Komponente.
Die Lösung : Legen Sie eine Impedanz auf die Schaltung "C" an, um das Signal so zu verlangsamen, dass die Komponente zuerst berechnen kann ("A" + B ").
Ähnlich wie bei einem Kabel trifft das Signal auf eine Impedanzänderung, die sich aus einer Änderung des Materials oder der Geometrie ergibt. Ein Teil des Signals wird reflektiert und ein Teil übertragen. Diese Reflexionen verursachen wahrscheinlich Aberrationen im Signal, die die Schaltungsleistung beeinträchtigen können (z. B. geringe Verstärkung, Rauschen und zufällige Fehler). In der Praxis legen die Leiterplattenentwickler Impedanzwerte und Toleranzen für Leiterplattenspuren fest und verlassen sich darauf, dass der Leiterplattenhersteller die Spezifikation einhält.
Wenn sich die Anstiegszeiten weiter verkürzen, wird die Anzahl der Spuren, die eine Impedanzsteuerung erfordern, unvermeidlich weiter zunehmen. Wenn eine Impedanzsteuerung erforderlich ist, ist es wichtig, diese genau zu steuern und sie mit dem repräsentativsten Querschnitt zu berechnen, den wir erstellen können.
Anwendungen der kontrollierten Impedanz
Die kontrollierte Impedanz sollte für Leiterplatten berücksichtigt werden, die in schnellen digitalen Anwendungen verwendet werden, wie z. - Telekommunikation - Berechnung von 100 MHz und höher - Hochwertiges analoges Video - Signalverarbeitung - HF-Kommunikation
Herstellung von Impedanzkontrollplatinen
Um der wachsenden Nachfrage nach Impedanzregelungsplatinen gerecht zu werden, haben die Leiterplattenhersteller viel Geld sowie Arbeitskräfte und Materialressourcen in die Produktionstechnologie investiert, um die Produktionsanforderungen der Kunden zu erfüllen. Aufgrund der Schwierigkeit der Leiterplattenherstellung zur Impedanzkontrolle verlangen die Leiterplattenhersteller im Allgemeinen von Leiterplattenkonstrukteuren oder -käufern, detailliertere Informationen und Anforderungen bereitzustellen, wie z. B. die Art des erforderlichen Materials, das Kupfergewicht und die Dicke der Leiterplatte, die Anzahl der Schichten, die Gerberfeile, damit der Hersteller die Stückliste erstellen kann. Impedanzinformationen sollten in der Gerber-Datei deutlich gekennzeichnet sein. Wenn die erforderlichen Informationen fehlen, können die Ingenieure des Herstellers bereits mit wenigen wichtigen Informationen genau wissen, was der Kunde benötigt. Impedanzgesteuerte Leiterplatten sind ebenfalls in drei verschiedene Situationen unterteilt:
Keine Impedanzkontrolle : Dies ist eine Situation, in der Sie keine zusätzlichen Konstruktionselemente benötigen, um die korrekte Impedanz sicherzustellen, da Sie eine sehr lockere Impedanztoleranz haben. Dies führt natürlich zu einer schneller fertiggestellten, kostengünstigeren Platine, da der Hersteller keine besonderen Maßnahmen treffen muss. Impedanzüberwachung : Was ist Impedanzüberwachung? Dies ist eine Situation, in der der Konstrukteur die Impedanzsteuerspur skizziert und der Leiterplattenanbieter die Spurbreite und die dielektrische Höhe entsprechend anpasst. Sobald der Hersteller diese Spezifikationen genehmigt hat, kann er mit der Herstellung der Platine beginnen. Gegen eine Gebühr können Sie einen TDR-Test (Time Domain Reflectometry) anfordern, um die Impedanz zu bestätigen. Impedanzkontrolle : Die tatsächliche Impedanzkontrolle wird normalerweise nur dann angefordert, wenn Ihr Design enge Impedanztoleranzen aufweist, die beim ersten Mal schwer zu treffen sein können. Wenn sich die Leistungsgrenzen des Herstellers den Maßanforderungen annähern, kann es schwierig sein, die Zielimpedanz beim ersten Versuch sicherzustellen. Bei der Impedanzregelung lässt der Hersteller die Leiterplatte die Zielimpedanz so weit wie möglich erreichen. Dann testeten sie TDR, um festzustellen, ob sie erfolgreich waren. Wenn nicht, stellen sie sich entsprechend ein und versuchen es erneut, bis sie die erforderliche Impedanz erreicht haben.
Hersteller von Impedanzsteuerungsplatinen
Impedanzsteuerplatine ist zu kompliziert? Keine Sorge! Die Ingenieure von JHYPCB können Ihnen jederzeit helfen, da wir drei Schichten haben. Kostenlose Stapel- und Impedanzberechnungen können auf Anfrage angeboten werden. Wir werden mit Ihrem Engineering-Team auf der konzeptionellen Ebene des PCB-Designs zusammenarbeiten, um Ihnen zu helfen, bessere Ergebnisse bei der Steuerung der Impedanz zu erzielen, indem Sie das geeignete Laminat und den Schichtstapel auswählen.
Warum kann die Impedanzsteuerungsplatine jederzeit pünktlich geliefert werden? Da gängige Materialien regelmäßig im JHY PCB-Lager gut gelagert werden. Wir haben eine starke Kupferdicke von 2 Unzen, 3 Unzen oder mehr. Ungerade Kupferdicke H / 1 Unze, H / 2 Unze, 1/2 Unze. Folie: 1/4 Unze, H Unze, 1 Unze, 2 Unze, 3 Unze.
Wenn Sie eine Impedanzkontrollplatine bestellen müssen , machen Sie sich einfach Notizen in der Readme-Datei und senden Sie diese zusammen mit Gerber. Unser Techniker wird sich darum kümmern. Probieren Sie es aus!
Ms. Megan