Was der Leiterplattenentwickler über Impedanzkontrollleiterplatten wissen muss
Kontrollierte Impedanz PCB Bedeutung
Die Impedanzkontrolle war eines der wesentlichen Anliegen 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 Leiten um eine 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 der Signalumschaltung auf der Leiterplatte nimmt zu, und die elektrischen Eigenschaften der Spuren, die Signale zwischen Geräten übertragen, werden immer wichtiger. Daher müssen immer mehr Leiterplattenentwürfe einer Impedanzkontrolle und -prüfung unterzogen werden.
Impedanzsteuerungstechnologien sind bei der Entwicklung von Hochgeschwindigkeits-Digitalschaltungen von großer Bedeutung, bei denen wirksame Methoden angewendet werden müssen, um die hervorragende Leistung von Hochgeschwindigkeits-PCB sicherzustellen. Die Impedanz einer Leiterplatte wird weitgehend von einigen Faktoren bestimmt, wie beispielsweise der Leiterbahnbreite, der Kupferdicke, der dielektrischen Dicke und der Dielektrizitätskonstante. Impedanz, allgemein gemessen in Ohm. Wir müssen den Widerstand und die Reaktanz eines Stromkreises kontrollieren, um die Signalqualität in der komplexen Konstruktion sicherzustellen. Zum Beispiel unsymmetrische Impedanz 50 Ohm ± 10%, differentielle Impedanz 100 Ohm ± 10%.
Wann ist die kontrollierte Impedanz anzuwenden?
Wenn ein Signal eine bestimmte Impedanz haben muss, um ordnungsgemäß zu funktionieren, sollte eine gesteuerte Impedanz verwendet werden. Bei Hochfrequenzanwendungen ist die Anpassung der Impedanz von Leiterplattenspuren wichtig, um die Datenintegrität und die Signalklarheit zu gewährleisten. Wenn die Impedanz der Leiterplatte, 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 in der Regel unbedeutend. In Hochgeschwindigkeits-Wechselstromkreisen (solche mit starken Änderungen der Spannung und / oder des Stroms) kann die Reaktanz und damit die Impedanz sehr bedeutend werden. Dies kann für die Funktionalität eines Entwurfs von entscheidender Bedeutung sein, da sich Änderungen der Impedanz auf dem Signalweg vom Sender zum Empfänger auf die Effizienz der Leistungsübertragung und die Signalintegrität auswirken. Während die Geschwindigkeit eines Stromkreises häufig als Frequenz der Wellenform ausgedrückt wird, ist die Geschwindigkeit, mit der sich die Spannung und / oder der Strom ändern müssen, von entscheidender Bedeutung.
Was bestimmt die kontrollierte Impedanz?
Die charakteristische Impedanz einer Leiterplatte wird typischerweise durch ihre induktive und kapazitive Reaktanz, ihren Widerstand und ihre Leitfähigkeit bestimmt. Diese Faktoren sind eine Funktion der physikalischen Abmessungen der Leiterbahn, der Dielektrizitätskonstante des PCB-Substratmaterials und der dielektrischen Dicke. Typischerweise kann die Leiterplattenleitungsimpedanz im Bereich von 25 bis 125 Ohm liegen. Der aus der Leiterplattenstruktur erzeugte Impedanzwert wird durch die folgenden Faktoren bestimmt:
- Breite und Dicke der Kupfersignal-Spur (oben und unten)
- Dicke des Kern- oder Prepreg-Materials auf beiden Seiten der Kupferspur
- Dielektrizitätskonstante des Kern- und Prepreg-Materials
- Abstand zu anderen Kupfermerkmalen
Impedanzkontrolle im Leiterplattendesign
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 : Wenden Sie die Impedanz auf Stromkreis "C" an, um das Signal so weit zu verlangsamen, dass die Komponente zuerst rechnen kann ("A" + B ").
Ähnlich wie bei einem Kabel stößt das Signal auf eine Impedanzänderung, die sich aus einer Änderung des Materials oder der Geometrie ergibt. Ein Teil des Signals wird reflektiert und teilweise übertragen. Diese Reflexionen verursachen wahrscheinlich Aberrationen im Signal, die die Schaltungsleistung beeinträchtigen können (z. B. geringe Verstärkung, Rauschen und zufällige Fehler). In der Praxis geben Leiterplattenentwickler Impedanzwerte und Toleranzen für Leiterplattenspuren an und verlassen sich darauf, dass der Leiterplattenhersteller die Spezifikation einhält.
Wenn sich die Anstiegszeiten weiter verringern, steigt die Anzahl der Leiterbahnen, die eine Impedanzsteuerung erfordern, unvermeidlich weiter an. Wenn eine Impedanzregelung erforderlich ist, ist es wichtig, diese genau zu regeln und dabei den repräsentativsten Querschnitt zu berechnen, den wir erzeugen können.
Anwendungen der kontrollierten Impedanz
Die kontrollierte Impedanz sollte für Leiterplatten in Betracht gezogen werden, die in schnellen digitalen Anwendungen verwendet werden, wie zum Beispiel:
- Telekommunikation
- Computing 100MHz und höher
- Hochwertiges analoges Video
- Signalverarbeitung
- HF-Kommunikation
Impedanzkontrolle Leiterplattenherstellung
Um der wachsenden Nachfrage nach Impedanzkontroll-Leiterplatten gerecht zu werden, haben die Leiterplattenhersteller viel Geld sowie Personal- und Materialressourcen in die Produktionstechnologie investiert, um die Produktionsanforderungen der Kunden zu erfüllen. Aufgrund der Schwierigkeit der Impedanzkontrolle bei der Herstellung von Leiterplatten verlangen die Leiterplattenhersteller im Allgemeinen von den Leiterplattenentwicklern oder -einkäufern detailliertere Informationen und Anforderungen, wie z. 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 selbst mit wenigen Schlüsselinformationen nur schwer oder gar nicht genau wissen, was der Kunde benötigt. Impedanzgesteuerte Leiterplatten werden 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 schnelleren und kostengünstigeren Leiterplatte, da der Hersteller keine besonderen Maßnahmen treffen muss.
Impedanzüberwachung : Was ist Impedanzüberwachung? Dies ist eine Situation, in der der Entwickler die Impedanzkontrollspur umreißt 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. Sie können einen Time Domain Reflectometry (TDR) -Test anfordern, um die Impedanz gegen eine Gebühr zu bestätigen.
Impedanzkontrolle : Die tatsächliche Impedanzkontrolle wird in der Regel nur dann angefordert, wenn Ihre Konstruktion enge Impedanztoleranzen aufweist, die beim ersten Mal schwer zu erreichen sein können. Wenn sich die Leistungsgrenzen des Herstellers den Abmessungsanforderungen nähern, kann es schwierig sein, die Zielimpedanz beim ersten Versuch sicherzustellen.
Bei der Impedanzregelung lässt der Hersteller die Leiterplatte so weit wie möglich die Zielimpedanz erreichen. Dann testeten sie TDR, um zu sehen, ob sie erfolgreich waren. Wenn nicht, stellen sie sich entsprechend ein und versuchen es erneut, bis sie die erforderliche Impedanz erreicht haben.
Leiterplattenhersteller für Impedanzkontrolle
Impedanzkontrollplatine ist zu kompliziert? Keine Sorge! Die Leiterplatteningenieure von JHY können Ihnen jederzeit helfen, da wir drei Schichten haben. Kostenlose Stapel- und Impedanzberechnungen können auf Anfrage angeboten werden. Wir werden mit Ihrem Entwicklungsteam auf der konzeptionellen Ebene des PCB-Designs zusammenarbeiten, um Sie dabei zu unterstützen, bessere Ergebnisse bei der Steuerung der Impedanz zu erzielen, indem Sie das geeignete Laminat und den Schichtaufbau auswählen.
Warum können Impedanzkontrollplatinen immer pünktlich geliefert werden? Da gängige Materialien regelmäßig gut im JHY PCB-Lager gelagert werden. Wir haben schwere kupfer dicke, 2 unzen, 3 unzen oder mehr. Ungerade Kupferdicke H / 1 oz, H / 2 oz, 1/2 oz. Folie: 1/4 oz, H oz, 1 oz, 2 oz, 3 oz.
Wenn Sie Impedance Control PCB bestellen möchten , machen Sie sich einfach Notizen in der Readme-Datei und senden Sie diese zusammen mit Gerber, unser Ingenieur wird sich darum kümmern. Probieren Sie es aus!
Ms. Megan