តើការគ្រប់គ្រងភាពធន់ (impedance control) ជាអ្វី និងរបៀបអនុវត្តការគ្រប់គ្រងភាពធន់លើបន្ទះសៀគ្វី (PCBs)

នៅក្នុងការរចនាឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិចទំនើបៗ បន្ទះសៀគ្វី PCB ដើរតួនាទីយ៉ាងសំខាន់។ ដំណើរការរបស់បន្ទះសៀគ្វី PCB ប៉ះពាល់ដោយផ្ទាល់ទៅលើស្ថេរភាព ភាពជឿជាក់ និងប្រសិទ្ធភាពបញ្ជូននៃប្រព័ន្ធអេឡិចត្រូនិចទាំងមូល។ ក្នុងចំណោមនោះ ការគ្រប់គ្រងភាពធន់គឺជាផ្នែកសំខាន់មួយនៃការរចនាបន្ទះសៀគ្វី PCB។ ដោយសារសៀគ្វីឌីជីថលទំនើបមានពេលវេលាបញ្ជូនសញ្ញាខ្លីជាង និងអត្រានាឡិកាខ្ពស់ជាង ដានបន្ទះសៀគ្វី PCB លែងជាការតភ្ជាប់សាមញ្ញទៀតហើយ ប៉ុន្តែជាខ្សែបញ្ជូនដែលត្រូវគ្នា។ ការគ្រប់គ្រងភាពធន់បន្ទះសៀគ្វី PCB សំដៅទៅលើការគ្រប់គ្រងល្បឿនបញ្ជូន និងការផ្គូផ្គងភាពធន់នៃសញ្ញានៅលើបន្ទះសៀគ្វី PCB ដើម្បីធានាបាននូវគុណភាព និងស្ថេរភាពនៃការបញ្ជូនសញ្ញា។

ក្នុងស្ថានភាពជាក់ស្តែង ចាំបាច់ត្រូវគ្រប់គ្រងភាពធន់នៃដាននៅពេលដែលល្បឿនរឹមឌីជីថលខ្ពស់ជាង 1ns ឬប្រេកង់អាណាឡូកលើសពី 300MHz។ ប៉ារ៉ាម៉ែត្រសំខាន់ៗមួយនៃដាន PCB គឺភាពធន់លក្ខណៈរបស់វា (ឧ. សមាមាត្រនៃវ៉ុលទៅនឹងចរន្តនៅពេលដែលរលកត្រូវបានបញ្ជូនតាមបណ្តោយខ្សែបញ្ជូនសញ្ញា)។ ភាពធន់លក្ខណៈនៃខ្សែនៅលើ PCB គឺជាសូចនាករសំខាន់មួយនៃការរចនា PCB។ ជាពិសេសនៅក្នុងការរចនា PCB ប្រេកង់ខ្ពស់ ចាំបាច់ត្រូវពិចារណាថាតើភាពធន់លក្ខណៈនៃខ្សែស្របគ្នាឬត្រូវគ្នានឹងភាពធន់លក្ខណៈដែលត្រូវការនៃឧបករណ៍ ឬសញ្ញា។ នេះពាក់ព័ន្ធនឹងគោលគំនិតចំនួន 2៖ ការគ្រប់គ្រងភាពធន់ និងការផ្គូផ្គងភាពធន់។ អត្ថបទនេះផ្តោតលើបញ្ហានៃការគ្រប់គ្រងភាពធន់ និងការរចនាជង់។

មានសញ្ញាជាច្រើនប្រភេទដែលត្រូវបានបញ្ជូននៅក្នុងខ្សែចម្លងនៃបន្ទះសៀគ្វី PCB។ ដើម្បីបង្កើនអត្រាបញ្ជូនរបស់វា ប្រេកង់របស់វាត្រូវតែកើនឡើង។ តម្លៃអ៊ីមផេដង់នៃសៀគ្វីខ្លួនវាប្រែប្រួលដោយសារតែកត្តាដូចជាការឆ្លាក់ កម្រាស់ស្រទាប់ និងទទឹងខ្សែជាដើម ដែលបណ្តាលឱ្យមានការបង្ខូចទ្រង់ទ្រាយសញ្ញា។ ដូច្នេះ តម្លៃអ៊ីមផេដង់នៃខ្សែចម្លងនៅលើបន្ទះសៀគ្វី PCB ល្បឿនលឿនគួរតែត្រូវបានគ្រប់គ្រងក្នុងចន្លោះជាក់លាក់មួយ ដែលត្រូវបានគេហៅថា "ការគ្រប់គ្រងអ៊ីមផេដង់"។

ភាពធន់នៃដាន PCB ត្រូវបានកំណត់ដោយអាំងឌុចស្យុងអាំងឌុចស្យុង និងកាប៉ាស៊ីវ៉ាទិក ភាពធន់ និងមេគុណចរន្តអគ្គិសនីរបស់វា។ កត្តាដែលប៉ះពាល់ដល់ភាពធន់នៃខ្សែភ្លើង PCB ភាគច្រើនរួមមានទទឹង និងកម្រាស់នៃខ្សែស្ពាន់ ថេរឌីអេឡិចត្រិច និងកម្រាស់នៃឧបករណ៍ផ្ទុក កម្រាស់នៃបន្ទះផ្សារ ផ្លូវនៃខ្សែដី និងខ្សែភ្លើងជុំវិញខ្សែភ្លើង។ល។ ជួរនៃភាពធន់នៃ PCB គឺពី 25 ទៅ 120 អូម។

នៅក្នុងការអនុវត្តជាក់ស្តែង ខ្សែបញ្ជូន PCB ជាធម្មតាមានខ្សែរ ស្រទាប់យោងមួយ ឬច្រើន និងសម្ភារៈអ៊ីសូឡង់។ ខ្សែរ និងស្រទាប់នេះបង្កើតបានជាភាពធន់នៃការគ្រប់គ្រង។ PCB ជារឿយៗប្រើប្រាស់រចនាសម្ព័ន្ធច្រើនស្រទាប់ ហើយការគ្រប់គ្រងភាពធន់ក៏អាចត្រូវបានសាងសង់តាមវិធីផ្សេងៗគ្នាផងដែរ។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ដោយមិនគិតពីវិធីសាស្ត្រដែលបានប្រើ តម្លៃភាពធន់នឹងត្រូវបានកំណត់ដោយរចនាសម្ព័ន្ធរូបវន្តរបស់វា និងលក្ខណៈសម្បត្តិអេឡិចត្រូនិចនៃសម្ភារៈអ៊ីសូឡង់៖

មីក្រូស្ទ្រីប គឺជាបន្ទះខ្សែដែលសំដៅទៅលើខ្សែបញ្ជូនដែលមានតែម្ខាងប៉ុណ្ណោះដែលមានប្លង់យោង។ ផ្នែកខាងលើ និងជ្រុងត្រូវបានប៉ះពាល់នឹងខ្យល់ (ឬត្រូវបានស្រោប) ហើយមានទីតាំងនៅលើផ្ទៃនៃថេរអ៊ីសូឡង់ Er PCB ដែលមានស្រទាប់ថាមពល ឬស្រទាប់ដីជាឯកសារយោង។ ដូចបង្ហាញក្នុងរូបភាពខាងក្រោម៖

ចំណាំ៖ នៅក្នុងការផលិត PCB ជាក់ស្តែង រោងចក្រ PCB ជាធម្មតាលាបស្រទាប់ទឹកថ្នាំពណ៌បៃតងលើផ្ទៃ PCB។ ដូច្នេះ នៅក្នុងការគណនាភាពធន់ជាក់ស្តែង គំរូដែលបង្ហាញក្នុងរូបភាពខាងក្រោមជាធម្មតាត្រូវបានប្រើសម្រាប់ខ្សែ microstrip លើផ្ទៃ។

ខ្សែ​ស្ទ្រីប​គឺជា​បន្ទះ​លួស​ដែល​ដាក់​នៅ​ចន្លោះ​ប្លង់​យោង 2 ដូច​បង្ហាញ​ក្នុង​រូបភាព​ខាងក្រោម។ ថេរ​ឌីអេឡិចត្រិច​នៃ​ឌីអេឡិចត្រិច​ដែល​តំណាង​ដោយ H1 និង H2 អាច​ខុសគ្នា។

ករណីទាំង 2 ខាងលើគ្រាន់តែជាការបង្ហាញធម្មតានៃមីក្រូស្ទ្រីប និងស្ទ្រីបលីនេអ៊ែរ ដែលជាធម្មតាត្រូវបានប្រើសម្រាប់ការរៀនសូត្រផ្នែករឹងឆ្លាតវៃ IoT ដែលបានបង្កប់ និងប្រព័ន្ធផ្សេងៗទៀត។ មានមីក្រូស្ទ្រីប និងស្ទ្រីបលីនេអ៊ែរជាច្រើនប្រភេទជាក់លាក់ ដូចជាមីក្រូស្ទ្រីបស្រោប ដែលទាក់ទងនឹងរចនាសម្ព័ន្ធជង់ជាក់លាក់នៃបន្ទះសៀគ្វី PCB។

សមីការដែលប្រើដើម្បីគណនាភាពធន់លក្ខណៈតម្រូវឱ្យមានការគណនាគណិតវិទ្យាស្មុគស្មាញ ជាធម្មតាប្រើវិធីសាស្ត្រដោះស្រាយវាល រួមទាំងការវិភាគធាតុព្រំដែន។ ដូច្នេះ ដោយប្រើកម្មវិធីគណនាភាពធន់ឯកទេស SI9000 អ្វីដែលយើងត្រូវធ្វើគឺគ្រប់គ្រងប៉ារ៉ាម៉ែត្រនៃភាពធន់លក្ខណៈ៖

ថេរ​ឌីអេឡិចត្រិច Er នៃស្រទាប់អ៊ីសូឡង់ ទទឹងខ្សែភ្លើង W1 និង W2 (រាងចតុកោណកែង) កម្រាស់ខ្សែភ្លើង T និងកម្រាស់ស្រទាប់អ៊ីសូឡង់ H។

W - ទទឹងបន្ទាត់ដែលបានរចនាឡើង

ក - ការបាត់បង់ការឆ្លាក់ (សូមមើលតារាងខាងលើ)

មូលហេតុនៃទទឹងមិនស៊ីសង្វាក់គ្នារវាងផ្នែកខាងលើ និងខាងក្រោមនៃខ្សែនេះគឺដោយសារតែក្នុងអំឡុងពេលដំណើរការផលិតបន្ទះសៀគ្វី PCB ការច្រេះកើតឡើងពីលើចុះក្រោម ដែលបណ្តាលឱ្យមានរាងត្រីកោណនៃខ្សែច្រេះ។

មានទំនាក់ទំនងដែលត្រូវគ្នារវាងកម្រាស់បន្ទាត់ T និងកម្រាស់ទង់ដែងនៃស្រទាប់នេះ ដូចខាងក្រោម៖

* ដោយសារតែឥទ្ធិពលតិចតួចនៃកម្រាស់របាំងដែកលើភាពធន់ វាត្រូវបានសន្មតថាជាតម្លៃថេរ 0.5 មីល។

យើងអាចសម្រេចបានការគ្រប់គ្រងភាពធន់ដោយការគ្រប់គ្រងប៉ារ៉ាម៉ែត្រទាំងនេះ។ ដោយយក PCB ខាងក្រោមរបស់ Anwei ជាឧទាហរណ៍ យើងនឹងពន្យល់ពីជំហាននៃការគ្រប់គ្រងភាពធន់ និងការប្រើប្រាស់ SI9000៖

ស្រទាប់ទីពីរគឺជាប្លង់ដី ស្រទាប់ទីប្រាំគឺជាប្លង់ថាមពល ហើយស្រទាប់ដែលនៅសល់គឺជាស្រទាប់សញ្ញា។

ការពន្យល់៖ ឌីអេឡិចត្រិចរវាងស្រទាប់កម្រិតមធ្យមគឺ FR-4 ដែលមានថេរឌីអេឡិចត្រិច 4.2; ស្រទាប់ខាងលើ និងខាងក្រោមគឺជាស្រទាប់ទទេដែលមានទំនាក់ទំនងដោយផ្ទាល់ជាមួយខ្យល់ ហើយថេរឌីអេឡិចត្រិចនៃខ្យល់គឺ 1។

អ្នករចនា PCB អាចប្រើប្រាស់រចនាសម្ព័ន្ធឋានានុក្រមនៃ PCB យ៉ាងពេញលេញ ដើម្បីសម្រេចបាននូវការគ្រប់គ្រង impedance។ តាមរយៈការដាក់ស្រទាប់សញ្ញាផ្សេងៗគ្នានៅក្នុងទីតាំងស្រទាប់ផ្សេងៗគ្នា សមត្ថភាព និងអាំងឌុចស្យុងអន្តរស្រទាប់អាចត្រូវបានគ្រប់គ្រងប្រកបដោយប្រសិទ្ធភាព។ ជាទូទៅ ស្រទាប់ខាងក្នុងប្រើសម្ភារៈ impedance ខ្ពស់ ហើយស្រទាប់ខាងក្រៅប្រើសម្ភារៈ impedance ទាប ដើម្បីកាត់បន្ថយផលប៉ះពាល់នៃការឆ្លុះបញ្ចាំង និង crosstalk។

ខ្សែបញ្ជូនសញ្ញាឌីផេរ៉ង់ស្យែលអាចផ្តល់នូវសមត្ថភាពប្រឆាំងនឹងការជ្រៀតជ្រែកបានកាន់តែប្រសើរ និងហានិភ័យនៃការឆ្លងកាត់ទាប។ ខ្សែបញ្ជូនសញ្ញាឌីផេរ៉ង់ស្យែលគឺជាខ្សែស្របគ្នាមួយគូដែលមានវ៉ុលផ្ទុយគ្នា ប៉ុន្តែទំហំស្មើគ្នា ដែលអាចផ្តល់នូវភាពសុចរិតនៃសញ្ញា និងសមត្ថភាពប្រឆាំងនឹងការជ្រៀតជ្រែកបានកាន់តែប្រសើរ។ ភាពធន់នៃខ្សែបញ្ជូនសញ្ញាឌីផេរ៉ង់ស្យែលជាធម្មតាត្រូវបានគ្រប់គ្រងដោយការជ្រើសរើសគម្លាតបន្ទាត់ ទទឹង និងប្លង់ដី។

ប៉ារ៉ាម៉ែត្រធរណីមាត្រដូចជាទទឹងខ្សែ PCB គម្លាត និងប្លង់ក៏អាចត្រូវបានប្រើដើម្បីគ្រប់គ្រងភាពធន់ផងដែរ។ សម្រាប់ខ្សែមីក្រូស្ទ្រីបទូទៅ ទទឹងខ្សែក្រាស់ជាង និងគម្លាតធំជាងអាចកាត់បន្ថយភាពធន់។ សម្រាប់ខ្សែកូអាក់សៀល អង្កត់ផ្ចិតខ្សែខាងក្នុងតូចជាង និងកាំខ្សែខាងក្រៅធំជាងអាចបង្កើនភាពធន់។ ការជ្រើសរើសធរណីមាត្រខ្សែភ្លើងតម្រូវឱ្យមានការធ្វើឱ្យប្រសើរឡើងដោយផ្អែកលើតម្រូវការភាពធន់ជាក់លាក់ និងប្រេកង់សញ្ញា។

ថេរឌីអេឡិចត្រិចនៃសម្ភារៈ PCB ក៏ប៉ះពាល់ដល់ភាពធន់ផងដែរ។ ការជ្រើសរើសសម្ភារៈដែលមានលក្ខណៈសម្បត្តិឌីអេឡិចត្រិចដែលមានស្ថេរភាពគឺជាផ្នែកមួយនៃការគ្រប់គ្រងភាពធន់។ នៅក្នុងកម្មវិធីប្រេកង់ខ្ពស់ និងល្បឿនលឿន សម្ភារៈដែលប្រើជាទូទៅរួមមាន FR-4 (បន្ទះពង្រឹងសរសៃកញ្ចក់) PTFE (ប៉ូលីតេត្រាហ្វ្លុយអូរ៉ូអេទីឡែន) និងឡាមីណេត RF (ប្រេកង់វិទ្យុ)។

មុនពេលរចនា PCB ការប្រើប្រាស់ឧបករណ៍ក្លែងធ្វើ និងរចនាអាចជួយអ្នករចនាផ្ទៀងផ្ទាត់ និងបង្កើនប្រសិទ្ធភាពភាពធន់បានយ៉ាងឆាប់រហ័ស និងត្រឹមត្រូវបំផុត។ ឧបករណ៍ទាំងនេះអាចក្លែងធ្វើឥរិយាបថសៀគ្វី ការបាត់បង់ការបញ្ជូនសញ្ញា និងអន្តរកម្មអេឡិចត្រូម៉ាញ៉េទិច ដើម្បីកំណត់ប៉ារ៉ាម៉ែត្ររចនា PCB ដ៏ល្អប្រសើរ។ ឧបករណ៍ក្លែងធ្វើទូទៅមួយចំនួនរួមមាន CST Studio Suite, HyperLynx និង ADS។

ការគ្រប់គ្រងភាពធន់នៃបន្ទះសៀគ្វី PCB ដើរតួនាទីយ៉ាងសំខាន់នៅក្នុងសៀគ្វីឌីជីថល និងអាណាឡូកល្បឿនលឿន។ តាមរយៈការរចនាឋានានុក្រមសមហេតុផល ការប្រើប្រាស់ខ្សែបញ្ជូនសញ្ញាឌីផេរ៉ង់ស្យែល ការគ្រប់គ្រងធរណីមាត្រខ្សែភ្លើង ការជ្រើសរើសសម្ភារៈ PCB សមស្រប និងការប្រើប្រាស់ឧបករណ៍ក្លែងធ្វើ និងរចនា ការគ្រប់គ្រងភាពធន់ដ៏ច្បាស់លាស់អាចសម្រេចបាន ដោយហេតុនេះធ្វើអោយប្រសើរឡើងនូវដំណើរការសៀគ្វី និងភាពសុចរិតនៃសញ្ញា។