Cad is rialú impedance ann agus conas rialú impedance a dhéanamh ar PCBanna

I ndearadh gléasanna leictreonacha nua-aimseartha, tá ról ríthábhachtach ag PCBanna. Bíonn tionchar díreach ag feidhmíocht PCBanna ar chobhsaíocht, iontaofacht agus éifeachtúlacht tarchuir an chórais leictreonaigh ar fad. Ina measc, is cuid thábhachtach de dhearadh PCB é rialú impedance. Ós rud é go bhfuil amanna tarchuir comhartha níos giorra agus rátaí clog níos airde ag ciorcaid dhigiteacha nua-aimseartha, ní naisc shimplí iad rianta PCB a thuilleadh, ach línte tarchuir dá réir. Tagraíonn rialú impedance PCB do rialú luas tarchuir agus meaitseáil impedance comharthaí ar an PCB chun cáilíocht agus cobhsaíocht an tarchuir comhartha a chinntiú.

I gcásanna praiticiúla, is gá an bacainn rian a rialú nuair a bhíonn an luas imeallach digiteach níos airde ná 1ns nó nuair a sháraíonn an mhinicíocht analógach 300MHz. Ceann de na príomhpharaiméadair de rian PCB ná a bhacainn tréith (i.e. an cóimheas voltais leis an sruth nuair a tharchuirtear an tonn feadh na líne tarchuir comhartha). Is táscaire tábhachtach ar dhearadh PCB é bacainn tréith sreanga ar PCBanna. Go háirithe i ndearadh PCB ardmhinicíochta, is gá a mheas an bhfuil bacainn tréith na sreinge comhsheasmhach leis an mbacainn tréith riachtanach don fheiste nó don chomhartha nó an bhfuil sé ag teacht leis. Baineann 2 choincheap leis seo: rialú bacainne agus meaitseáil bacainne. Díríonn an t-alt seo ar shaincheisteanna rialaithe bacainne agus dearadh cruachta.

Tá comharthaí éagsúla á dtarchur i seoltóirí an PCB. Chun a ráta tarchuir a fheabhsú, ní mór a mhinicíocht a mhéadú. Athraíonn luach impedance an chiorcaid féin mar gheall ar fhachtóirí amhail greanadh, tiús an chiseal agus leithead na sreinge, etc., rud a fhágann saobhadh comhartha. Dá bhrí sin, ba cheart luach impedance seoltóirí ar PCBanna ardluais a rialú laistigh de raon áirithe, ar a dtugtar "rialú impedance".

Is é an ionduchtas ionduchtach agus toilleasach, an fhriotaíocht agus an chomhéifeacht seoltachta a chinneann bacainní rianta PCB. I measc na bhfachtóirí a mbíonn tionchar acu ar bhacainní sreangú PCB tá leithead agus tiús na sreinge copair, tairiseach tréleictreach agus tiús an mheáin, tiús an eochaircheap sádrála, cosán na sreinge talún, agus an sreangú timpeall an tsreangaithe, etc. Tá raon bhacainní an PCB idir 25 agus 120 óm.

Go praiticiúil, is gnách go mbíonn rian sreinge, sraith tagartha amháin nó níos mó, agus ábhair inslithe i línte tarchuir PCB. Is iad an rian agus an tsraith an impedance rialaithe. Is minic a ghlacann PCBanna struchtúir ilchisealacha, agus is féidir rialú impedance a thógáil ar bhealaí éagsúla freisin. Mar sin féin, beag beann ar an modh a úsáidtear, cinnfear luach an impedance de réir a struchtúir fhisiciúil agus airíonna leictreonacha an ábhair inslithe:

Is stiall sreinge í micristiall a thagraíonn do líne tarchuir nach bhfuil ach taobh amháin di a bhfuil plána tagartha aici. Tá an barr agus na taobhanna nochta don aer (nó brataithe) agus suite ar dhromchla PCB tairiseach inslithe Er, agus an ciseal cumhachta nó talún mar thagairt. Mar a thaispeántar sa fhigiúr seo a leanas:

Nóta: I ndéantúsaíocht PCB iarbhír, is gnách go gcuireann monarcha PCB sraith dúigh ghlas ar dhromchla an PCB. Dá bhrí sin, i ríomhanna impedance iarbhír, is gnách go n-úsáidtear an tsamhail a thaispeántar sa fhigiúr seo a leanas le haghaidh línte micristialla dromchla.

Is stiall sreinge í stialllíne atá suite idir 2 eitleán tagartha, mar a thaispeántar sa fhigiúr seo a leanas. Is féidir le tairiseacha tréleictreacha an tréleictrigh a léirítear le H1 agus H2 a bheith difriúil.

Níl sna dhá chás thuas ach léiriú tipiciúil ar mhicristiallacha agus stialllínte, a úsáidtear de ghnáth chun crua-earraí cliste Idirlín na Rudaí (IoT) leabaithe agus córais eile a fhoghlaim. Tá go leor cineálacha sonracha micristiallacha agus stialllínte ann, amhail micristiallacha brataithe, a bhaineann le struchtúr cruachta sonrach PCBanna.

Éilíonn an chothromóid a úsáidtear chun an fhriotaíocht tréith a ríomh ríomhanna matamaiticiúla casta, agus de ghnáth baintear úsáid as modhanna réitigh réimse, lena n-áirítear anailís eilimintí teorann. Dá bhrí sin, agus bogearraí ríofa fhriotaíochta speisialaithe SI9000 á n-úsáid againn, níl le déanamh againn ach paraiméadair an fhriotaíochta tréith a rialú:

An tairiseach tréleictreach Er den chiseal inslithe, leithead an sreangaithe W1 agus W2 (traipéisóideach), tiús an sreangaithe T, agus tiús an chiseal inslithe H.

W – leithead líne deartha

A – caillteanas eitseála (féach an tábla thuas)

Is é an chúis atá leis an leithead neamhréireach idir barr agus bun na líne ná go dtarlaíonn creimeadh ó bharr go bun le linn phróiseas monaraíochta PCBanna, rud a fhágann cruth traipéisóideach ar an líne chreimthe.

Tá gaol comhfhreagrach idir tiús na líne T agus tiús copair an tsraithe seo, mar seo a leanas:

* Mar gheall ar an tionchar beag atá ag tiús an masc sádrála ar an impedance, glactar leis gur luach tairiseach de 0.5mil é.

Is féidir linn rialú impedance a bhaint amach trí na paraiméadair seo a rialú. Agus PCB bun Anwei á thógáil mar shampla, míneoimid na céimeanna maidir le rialú impedance agus úsáid SI9000:

Is é an dara sraith an plána talún, is é an cúigiú sraith an plána cumhachta, agus is iad na sraitheanna atá fágtha na sraitheanna comhartha.

Míniú: Is é FR-4 an tréleictreach idir na sraitheanna idirmheánacha, le tairiseach tréleictreach de 4.2; Is sraitheanna lom iad na sraitheanna uachtaracha agus íochtaracha a thagann i dteagmháil dhíreach leis an aer, agus is é 1 tairiseach tréleictreach an aeir.

Is féidir le dearthóirí PCB úsáid iomlán a bhaint as struchtúr ordlathach PCBanna chun rialú impedance a bhaint amach. Trí shraitheanna comhartha éagsúla a chur i suíomhanna sraitheanna éagsúla, is féidir toilleas agus ionduchtas idirchiseal a rialú go héifeachtach. Go ginearálta, úsáideann an tsraith istigh ábhair ard-impedance agus úsáideann an tsraith sheachtrach ábhair íseal-impedance chun tionchar an fhrithchaitheamh agus an traschainte a laghdú.

Is féidir le línte tarchuir comhartha difreálacha cumas frith-chur isteach níos fearr agus riosca traschainte níos ísle a sholáthar. Is péire sreanga comhthreomhara iad línte tarchuir comhartha difreálacha le voltais urchomhaireacha ach méideanna comhionanna, rud a fhéadann sláine comhartha agus cumas frith-chur isteach níos fearr a sholáthar. De ghnáth, rialaítear bacainn línte tarchuir comhartha difreálacha trí roghnú spásáil líne, leithead agus eitleán talún.

Is féidir paraiméadair gheoiméadracha amhail leithead, spásáil agus leagan amach líne an PCB a úsáid freisin chun impedance a rialú. I gcás línte micristripe coitianta, is féidir le leithead líne níos tibhe agus spásáil níos mó impedance a laghdú. I gcás línte comhaiseacha, is féidir le trastomhais líne istigh níos lú agus ga líne seachtrach níos mó impedance a mhéadú. Éilíonn roghnú geoiméadracht sreangaithe optamú bunaithe ar riachtanais impedance sonracha agus minicíocht comhartha.

Bíonn tionchar ag tairiseach tréleictreach ábhar PCB ar an impedance freisin. Is cuid den rialú impedance ábhair a roghnú a bhfuil airíonna tréleictreacha cobhsaí acu. I bhfeidhmchláir ardmhinicíochta agus ardluais, áirítear ar na hábhair a úsáidtear go coitianta FR-4 (bord athneartaithe le snáithín gloine), PTFE (polaitéitreafluaireitiléin), agus lannáin RF (minicíocht raidió).

Sula ndéantar dearadh PCB, is féidir le huirlisí insamhalta agus deartha cabhrú le dearthóirí an fhriotaíocht a fhíorú agus a bharrfheabhsú go tapa agus go cruinn. Is féidir leis na huirlisí seo iompar ciorcaid, caillteanais tarchuir comhartha agus idirghníomhaíochtaí leictreamaighnéadacha a insamhladh chun na paraiméadair deartha PCB is fearr a chinneadh. I measc cuid de na huirlisí insamhalta coitianta tá CST Studio Suite, HyperLynx agus ADS.

Tá ról ríthábhachtach ag rialú impedance PCB i gciorcaid dhigiteacha agus analógacha ardluais. Trí dhearadh ordlathach réasúnta, úsáid línte tarchuir comhartha difreálacha, rialú geoiméadracht sreangaithe, roghnú ábhar PCB cuí, agus úsáid uirlisí insamhalta agus dearaidh, is féidir rialú impedance beacht a bhaint amach, rud a fheabhsaíonn feidhmíocht an chiorcaid agus sláine an chomhartha.