He aha ka mana impedance a pehea e hana ai i ka mana impedance ma nā PCB

I ka hoʻolālā ʻana o nā mea uila hou, he kuleana koʻikoʻi nā PCB. Hoʻopilikia pololei ka hana o nā PCB i ke kūpaʻa, ka hilinaʻi a me ka pono o ka hoʻoili ʻana o ka ʻōnaehana uila holoʻokoʻa. I waena o lākou, ʻo ka kaohi impedance kahi ʻāpana koʻikoʻi o ka hoʻolālā PCB. ʻOiai he pōkole ka manawa hoʻoili hōʻailona o nā kaapuni kikohoʻe hou a me nā helu uaki kiʻekiʻe, ʻaʻole nā ​​​​​​kikowaena PCB he mau pilina maʻalahi, akā he mau laina hoʻoili like. ʻO ka kaohi impedance PCB e pili ana i ka kaohi ʻana i ka wikiwiki o ka hoʻoili a me ka hoʻohālikelike impedance o nā hōʻailona ma ka PCB e hōʻoia i ka maikaʻi a me ke kūpaʻa o ka hoʻoili hōʻailona.

I nā kūlana kūpono, pono e kāohi i ka impedance trace ke kiʻekiʻe ka wikiwiki marginal digital ma mua o 1ns a i ʻole ke alapine analog ma mua o 300MHz. ʻO kekahi o nā palena koʻikoʻi o ka PCB trace ʻo ia kona impedance ʻano (ʻo ia hoʻi ka lakio o ka voltage i ke au i ka wā e hoʻouna ʻia ai ka nalu ma ka laina hoʻoili hōʻailona). ʻO ka impedance ʻano o nā uea ma nā PCB he hōʻailona koʻikoʻi ia o ka hoʻolālā PCB. ʻOi loa i ka hoʻolālā PCB alapine kiʻekiʻe, pono e noʻonoʻo inā kūlike ka impedance ʻano o ka uea me ka impedance ʻano i koi ʻia o ka hāmeʻa a i ʻole ka hōʻailona. Pili kēia i 2 mau manaʻo: ka hoʻokele impedance a me ka hoʻohālikelike impedance. Ke nānā nei kēia ʻatikala i nā pilikia o ka hoʻokele impedance a me ka hoʻolālā stack.

Aia nā hōʻailona like ʻole i hoʻouna ʻia i loko o nā alakaʻi o ka PCB. I mea e hoʻomaikaʻi ai i kona wikiwiki hoʻoili, pono e hoʻonui ʻia kona alapine (frequency). ʻOkoʻa ka waiwai impedance o ke kaapuni ponoʻī ma muli o nā mea e like me ke kahakaha ʻana, ka mānoanoa o ka papa a me ka laulā o ke kaula, a pēlā aku, e hana ana i ka hoʻopilikia ʻana o ka hōʻailona. No laila, pono e hoʻomalu ʻia ka waiwai impedance o nā alakaʻi ma nā PCB wikiwiki kiʻekiʻe i loko o kahi pae i kapa ʻia ʻo "impedance control".

Hoʻoholo ʻia ka impedance o nā kaha PCB e ko lākou inductive a me capacitive inductance, resistance a me conductivity coefficient. ʻO nā mea e hoʻopilikia ai i ka impedance o ka uea PCB e pili nui ana i ka laulā a me ka mānoanoa o ke uea keleawe, ke kūpaʻa dielectric a me ka mānoanoa o ka medium, ka mānoanoa o ka pad solder, ke ala o ke uea honua, a me nā uea a puni ka uea, a pēlā aku. ʻO ka laulā o ka impedance PCB he 25 a 120 ohms.

I ka hana maoli, ʻo nā laina hoʻoili PCB maʻamau he kaha uea, hoʻokahi a ʻoi aku paha nā papa kuhikuhi, a me nā mea insulation. ʻO ke kaha a me ka papa ke kumu o ka impedance control. Hoʻohana pinepine nā PCB i nā ʻano multi-layer, a hiki ke kūkulu ʻia ka mana impedance ma nā ʻano like ʻole. Eia nō naʻe, me ka nānā ʻole i ke ʻano i hoʻohana ʻia, e hoʻoholo ʻia ka waiwai impedance e kona ʻano kino a me nā waiwai uila o ka mea insulating:

ʻO kahi microstrip kahi ʻāpana uea e pili ana i kahi laina hoʻoili me hoʻokahi ʻaoʻao wale nō me kahi mokulele kuhikuhi. Ua hōʻike ʻia ka luna a me nā ʻaoʻao i ka ea (a i ʻole i uhi ʻia) a aia ma luna o kahi PCB Er constant insulation, me ka mana a i ʻole ka papa honua ma ke ʻano he kuhikuhi. E like me ka mea i hōʻike ʻia ma ke kiʻi aʻe:

Nānā: I ka hana ʻana o ka PCB maoli, hoʻopili pinepine ka hale hana PCB i kahi papa o ka ʻīnika ʻōmaʻomaʻo ma luna o ka PCB. No laila, i nā helu impedance maoli, hoʻohana pinepine ʻia ke kumu hoʻohālike i hōʻike ʻia ma ke kiʻi aʻe no nā laina microstrip ʻili.

ʻO kahi stripline kahi ʻāpana uea i kau ʻia ma waena o 2 mau mokulele kuhikuhi, e like me ka mea i hōʻike ʻia ma ke kiʻi ma lalo nei. Hiki ke ʻokoʻa nā dielectric constants o ka dielectric i hōʻike ʻia e H1 a me H2.

ʻO nā hihia ʻelua i luna nei he hōʻike maʻamau wale nō ia o nā microstrip a me nā striplines, i hoʻohana pinepine ʻia no ke aʻo ʻana i nā lako akamai IoT i hoʻokomo ʻia a me nā ʻōnaehana ʻē aʻe. Nui nā ʻano kikoʻī o nā microstrip a me nā striplines, e like me ka microstrip i uhi ʻia, e pili ana i ke ʻano stacking kikoʻī o nā PCB.

ʻO ka hoʻohālikelike i hoʻohana ʻia no ka helu ʻana i ka impedance hiʻohiʻona e pono ai nā helu makemakika paʻakikī, maʻamau me ka hoʻohana ʻana i nā ʻano hoʻonā kahua, me ka nānā ʻana i nā mea palena. No laila, me ka hoʻohana ʻana i ka polokalamu helu impedance kūikawā SI9000, ʻo nā mea a pau e pono ai mākou e hana, ʻo ia ke kāohi i nā palena o ka impedance hiʻohiʻona:

ʻO ka dielectric constant Er o ka papa insulation, ka laulā uea W1 a me W2 (trapezoidal), ka mānoanoa o ka uea T, a me ka mānoanoa o ka papa insulation H.

W - ka laulā laina i hoʻolālā ʻia

A - ka nalowale ʻana o ke kaha (e nānā i ka papa ma luna)

ʻO ke kumu o ka laulā like ʻole ma waena o ka piko a me lalo o ka laina, ʻo ia ka wā o ke kaʻina hana ʻana o nā PCB, hana ʻia ka pala mai luna a lalo, e hopena ana i kahi ʻano trapezoidal o ka laina i pala.

Aia kahi pilina pili ma waena o ka mānoanoa o ka laina T a me ka mānoanoa keleawe o kēia papa, penei:

* Ma muli o ka mana liʻiliʻi o ka mānoanoa o ka pale maka solder ma ka impedance, ua manaʻo ʻia he waiwai mau ia o 0.5mil.

Hiki iā mākou ke hoʻokō i ka kaohi impedance ma o ka kaohi ʻana i kēia mau palena. Ke lawe nei i ka PCB lalo o Anwei ma ke ʻano he laʻana, e wehewehe mākou i nā ʻanuʻu o ka kaohi impedance a me ka hoʻohana ʻana iā SI9000:

ʻO ka papa ʻelua ka mokulele honua, ʻo ka papa ʻelima ka mokulele mana, a ʻo nā papa i koe nā papa hōʻailona.

Wehewehe: ʻO ka dielectric ma waena o nā papa waena ʻo FR-4, me kahi dielectric constant o 4.2; ʻO nā papa luna a me lalo he mau papa ʻōlohelohe e hele pololei ana i ka lewa, a ʻo ka dielectric constant o ka lewa he 1.

Hiki i nā mea hoʻolālā PCB ke hoʻohana piha i ke ʻano hierarchical o nā PCB e hoʻokō i ka kaohi impedance. Ma ke kau ʻana i nā papa hōʻailona like ʻole ma nā kūlana papa like ʻole, hiki ke hoʻomalu pono ʻia ka capacitance interlayer a me ka inductance. Ma ke ʻano laulā, hoʻohana ka papa o loko i nā mea impedance kiʻekiʻe a hoʻohana ka papa o waho i nā mea impedance haʻahaʻa e hōʻemi i ka hopena o ka noʻonoʻo a me ka crosstalk.

Hiki i nā laina hoʻoili hōʻailona ʻokoʻa ke hāʻawi i ka hiki ke pale aku i nā mea hoʻopilikia a me ka hoʻohaʻahaʻa ʻana i ka pilikia crosstalk. ʻO nā laina hoʻoili hōʻailona ʻokoʻa he mau uea like me nā voltages ʻē aʻe akā like ka nui, hiki ke hāʻawi i ka pono hōʻailona maikaʻi a me ka hiki ke pale aku i nā mea hoʻopilikia. ʻO ka impedance o nā laina hoʻoili hōʻailona ʻokoʻa e hoʻomalu pinepine ʻia e ke koho ʻana o ka laina, ka laulā a me ka mokulele honua.

Hiki ke hoʻohana ʻia nā ʻōkuhi geometric e like me ka laulā o ka laina PCB, ka spacing a me ka hoʻolālā e kāohi i ka impedance. No nā laina microstrip maʻamau, hiki i ka laulā laina mānoanoa a me ka spacing nui ke hōʻemi i ka impedance. No nā laina coaxial, hiki i nā diameters laina liʻiliʻi a me nā radii laina waho nui ke hoʻonui i ka impedance. Pono ke koho ʻana o ke geometry wiring i ka optimization e pili ana i nā koi impedance kikoʻī a me ka alapine hōʻailona.

Hoʻopilikia pū ka dielectric constant o nā mea PCB i ka impedance. ʻO ke koho ʻana i nā mea me nā waiwai dielectric paʻa he ʻāpana ia o ka kaohi impedance. I nā noi alapine kiʻekiʻe a me ka wikiwiki, ʻo nā mea i hoʻohana pinepine ʻia e komo pū me FR-4 (papa i hoʻoikaika ʻia e ke aniani fiber), PTFE (polytetrafluoroethylene), a me RF (radio frequency) laminates.

Ma mua o ka hoʻolālā PCB, ʻo ka hoʻohana ʻana i nā mea hana simulation a me ka hoʻolālā e hiki ke kōkua i nā mea hoʻolālā e hōʻoia koke a pololei a hoʻonui i ka impedance. Hiki i kēia mau mea hana ke hoʻohālike i ke ʻano o ke kaapuni, nā pohō hoʻoili hōʻailona a me nā pilina electromagnetic e hoʻoholo ai i nā palena hoʻolālā PCB kūpono. ʻO kekahi mau mea hana simulation maʻamau e komo pū me CST Studio Suite, HyperLynx a me ADS.

He kuleana koʻikoʻi ka mana o ka impedance PCB i nā kaapuni kikohoʻe a me nā kaapuni analog wikiwiki. Ma o ka hoʻolālā hierarchical kūpono, ka hoʻohana ʻana i nā laina hoʻoili hōʻailona ʻokoʻa, ka mana o ke geometry wiring, ke koho ʻana i nā mea PCB kūpono, a me ka hoʻohana ʻana i nā mea hana simulation a me ka hoʻolālā, hiki ke hoʻokō ʻia ka mana impedance pololei, a laila e hoʻomaikaʻi ai i ka hana kaapuni a me ka pono o ka hōʻailona.