د امپیډنس کنټرول څه شی دی او په PCBs کې د امپیډنس کنټرول څنګه ترسره کیږي
۲۰۲۰-۰۴-۰۸
د عصري برېښنايي وسایلو په ډیزاین کې، PCBs مهم رول لوبوي. د PCBs فعالیت په مستقیم ډول د ټول برېښنايي سیسټم ثبات، اعتبار او لیږد موثریت اغیزه کوي. د دوی په منځ کې، د امپیډینس کنټرول د PCB ډیزاین یوه مهمه برخه ده. څرنګه چې عصري ډیجیټل سرکټونه د سیګنال لیږد لنډ وخت او د ساعت لوړ نرخونه لري، د PCB نښې نور ساده اړیکې نه دي، مګر په ورته ډول د لیږد لینونه دي. د PCB امپیډینس کنټرول د سیګنال لیږد کیفیت او ثبات ډاډمن کولو لپاره په PCB کې د سیګنالونو د لیږد سرعت او د امپیډینس مطابقت کنټرول ته اشاره کوي.
په عملي حالاتو کې، دا اړینه ده چې د ټریس امپیډینس کنټرول شي کله چې ډیجیټل حاشیوي سرعت له 1ns څخه لوړ وي یا د انلاګ فریکونسي له 300MHz څخه ډیر وي. د PCB ټریس یو له مهمو پیرامیټرو څخه د هغې ځانګړتیا امپیډینس دی (یعنې د ولټاژ او جریان تناسب کله چې څپې د سیګنال لیږد لاین په اوږدو کې لیږدول کیږي). په PCBs کې د تارونو ځانګړتیا امپیډینس د PCB ډیزاین یو مهم شاخص دی. په ځانګړي توګه د لوړ فریکونسي PCB ډیزاین کې، دا اړینه ده چې په پام کې ونیول شي چې ایا د تار ځانګړتیا امپیډینس د وسیلې یا سیګنال د اړین ځانګړتیا امپیډینس سره مطابقت لري یا سمون لري. پدې کې 2 مفکورې شاملې دي: د امپیډینس کنټرول او د امپیډینس مطابقت. دا مقاله د امپیډینس کنټرول او سټیک ډیزاین مسلو باندې تمرکز کوي.
د خنډ کنټرول
د PCB په کنډکټرونو کې مختلف سیګنالونه لیږدول کیږي. د دې د لیږد کچه ښه کولو لپاره، د هغې فریکونسي باید لوړه شي. د سرکټ د امپیډینس ارزښت پخپله د فکتورونو لکه ایچنګ، د پرت ضخامت او د تار پلنوالي او نورو له امله توپیر لري، چې د سیګنال تحریف لامل کیږي. له همدې امله، د لوړ سرعت PCBs کې د کنډکټرونو امپیډینس ارزښت باید په یوه ټاکلي حد کې کنټرول شي، کوم چې د "امپیډینس کنټرول" په نوم یادیږي.
د PCB نښو د خنډ اندازه د دوی د انډکټیو او کیپسیټیو انډکټانس، مقاومت او چلونکي کوفیشینټ لخوا ټاکل کیږي. هغه عوامل چې د PCB تارونو د خنډ اغیزه کوي په عمده توګه د مسو تار عرض او ضخامت، د منځني ډایالټریک ثابت او ضخامت، د سولډر پیډ ضخامت، د ځمکې تار لاره، او د تار شاوخوا تارونه، او نور شامل دي. د PCB د خنډ حد له 25 څخه تر 120 ohms پورې دی.
په عمل کې، د PCB لیږد لینونه معمولا د تار ټریس، یو یا ډیرو حوالې طبقو، او موصلیت موادو څخه جوړ وي. ټریس او طبقه د کنټرول خنډ جوړوي. PCBs ډیری وختونه څو پرتې جوړښتونه غوره کوي، او د خنډ کنټرول هم په مختلفو لارو جوړ کیدی شي. په هرصورت، د کارول شوي میتود په پام کې نیولو پرته، د خنډ ارزښت به د هغې فزیکي جوړښت او د موصلیت موادو بریښنایی ملکیتونو لخوا ټاکل کیږي:
د سیګنال نښو پلنوالی او ضخامت
د ټریس په دواړو خواوو کې د کور یا مخکې ډک شوي موادو لوړوالی
د ټریس او بورډ پرتونو ترتیب
د کور او مخکې ډک شوي موادو د عایق ثابت
د PCB د لیږد لینونو دوه اصلي بڼې شتون لري: مایکروسټریپ او سټریپ لاین.
مایکروسټریپ د تار یوه پټه ده چې د لیږد لین ته اشاره کوي چې یوازې یو اړخ یې د حوالې الوتکه لري. پورته او اړخونه یې د هوا سره مخ دي (یا پوښل شوي) او د موصلیت ثابت Er PCB په سطحه موقعیت لري، د بریښنا یا ځمکې طبقه د حوالې په توګه. لکه څنګه چې په لاندې شکل کې ښودل شوي:
یادونه: په اصلي PCB تولید کې، د PCB فابریکه معمولا د PCB په سطحه د شنه رنګ یوه طبقه پوښي. له همدې امله، په اصلي خنډ محاسبه کې، په لاندې شکل کې ښودل شوی ماډل معمولا د سطحې مایکروسټریپ لینونو لپاره کارول کیږي.
سټرېپ لاین د تار یوه پټه ده چې د دوو حوالې طیارو ترمنځ ځای پر ځای شوې ده، لکه څنګه چې په لاندې شکل کې ښودل شوي. د ډایالټریک ثابتونکي چې د H1 او H2 لخوا ښودل شوي توپیر کولی شي.
پورته دوه قضیې یوازې د مایکروسټریپ او سټریپ لاینونو یوه عادي مظاهره ده، چې معمولا د ایمبیډ شوي IoT هوښیار هارډویر او نورو سیسټمونو زده کړې لپاره کارول کیږي. د مایکروسټریپ او سټریپ لاینونو ډیری ځانګړي ډولونه شتون لري، لکه کوټ شوي مایکروسټریپ، کوم چې د PCBs ځانګړي سټیکینګ جوړښت سره تړاو لري.
هغه معادله چې د ځانګړتیاوي خنډ محاسبه کولو لپاره کارول کیږي پیچلي ریاضيکي محاسبې ته اړتیا لري، معمولا د ساحې حل کولو میتودونو څخه کار اخلي، پشمول د سرحد عنصر تحلیل. له همدې امله، د ځانګړي خنډ محاسبه سافټویر SI9000 په کارولو سره، موږ ټول هغه څه چې کولو ته اړتیا لرو د ځانګړتیاوي خنډ پیرامیټرې کنټرول کول دي:
د عایق طبقې ډایالټریک ثابت Er، د تارونو پلنوالی W1 او W2 (ټریپیزوایډل)، د تارونو ضخامت T، او د عایق طبقې ضخامت H.
د W1 او W2 لپاره وضاحت:
دلته، W=W1، W1=W2
W – د ډیزاین شوي کرښې پلنوالی
الف – د ایچ ضایع کول (پورته جدول وګورئ)
د کرښې د پورتنۍ او ښکته برخې ترمنځ د نا متناسب پلنوالي دلیل دا دی چې د PCBs د تولید پروسې په جریان کې، زنګ وهل له پورته څخه ښکته ته پیښیږي، چې په پایله کې د زنګ وهلو کرښې ټراپیزایډل شکل رامینځته کیږي.
د دې طبقې د مسو د ضخامت او د کرښې د ضخامت ترمنځ یو اړونده اړیکه شتون لري، په لاندې ډول:
| د مسو ضخامت | ||
| د مسو اساس | د داخلي طبقې لپاره | د بهرنۍ طبقې لپاره |
| د H OZ | ۰.۶ ملیونه | ۱.۸ ملیونه |
| ۱ اونس | ۱.۲ ملیونه | ۲.۵ ملیونه |
| ۲ اونس | ۲.۴ ملیونه | ۳.۶ میلیونه |
د سولډر ماسک ضخامت:
* د سولډر ماسک ضخامت د امپیډینس په اړه د لږ اغیز له امله، دا د 0.5 ملیون ثابت ارزښت ګڼل کیږي.
موږ کولی شو د دې پیرامیټرو په کنټرولولو سره د امپیډینس کنټرول ترلاسه کړو. د انوی د ښکته PCB مثال په توګه اخیستل، موږ به د امپیډینس کنټرول او د SI9000 کارولو مرحلې تشریح کړو:
د لاندې PCB سټکینګ په لاندې شکل کې ښودل شوی:
دوهمه طبقه د ځمکې الوتکه ده، پنځمه طبقه د بریښنا الوتکه ده، او پاتې طبقې د سیګنال طبقې دي.
د هرې طبقې ضخامت په لاندې جدول کې ښودل شوی دی:
| د طبقې نوم | ډول | د موادو | فکر کول | ټولګی |
| سطحه | هوا | |||
| پورته | کنډکټر | مسو | ۰.۵ اونس | لاره ورکول |
| ډایالیکټریک | FR-4 د لوړ کیفیت لرونکي بوټانو سره | ۳.۸۰۰ ملیونه | ||
| L2-داخلي | کنډکټر | مسو | ۱ اونس | الوتکه |
| ډایالیکټریک | FR-4 د لوړ کیفیت لرونکي بوټانو سره | ۵.۹۱۰ ملیونه | ||
| د L3-داخلي برخې | کنډکټر | مسو | ۱ اونس | لاره ورکول |
| ډایالیکټریک | FR-4 د لوړ کیفیت لرونکي بوټانو سره | ۳۳.۸ ملیونه | ||
| د L4-داخلي برخې | کنډکټر | مسو | ۱ اونس | لاره ورکول |
| ډایالیکټریک | FR-4 د لوړ کیفیت لرونکي بوټانو سره | ۵.۹۱۰ ملیونه | ||
| L5-داخلي | کنډکټر | مسو | ۱ اونس | الوتکه |
| ډایالیکټریک | FR-4 د لوړ کیفیت لرونکي بوټانو سره | ۳.۸۰۰ ملیونه | ||
| لاندې | کنډکټر | مسو | ۰.۵ اونس | لاره ورکول |
| سطحه | هوا |
تشریح: د منځنیو طبقو ترمنځ ډایالټریک FR-4 دی، چې د ډایالټریک ثابت 4.2 دی؛ پورته او ښکته طبقې خالي طبقې دي چې د هوا سره مستقیم تماس کې راځي، او د هوا ډایالټریک ثابت 1 دی.
د خنډ کنټرول ترلاسه کولو لپاره، لاندې ځینې عام میتودونه دي:
۱. د PCB د درجه بندۍ ډیزاین پر بنسټ:
د PCB ډیزاینران کولی شي د PCBs د درجه بندۍ جوړښت په بشپړه توګه وکاروي ترڅو د امپیډینس کنټرول ترلاسه کړي. د مختلفو سیګنال پرتونو په مختلفو پرتونو کې ځای په ځای کولو سره، د انټرپریر ظرفیت او انډکټانس په مؤثره توګه کنټرول کیدی شي. په عمومي ډول، داخلي پرت د لوړ امپیډینس موادو څخه کار اخلي او بهرنۍ پرت د انعکاس او کراسټالک اغیز کمولو لپاره د ټیټ امپیډینس موادو څخه کار اخلي.
۲. د تفریقي سیګنال لیږد لینونو څخه کار واخلئ:
د سیګنال د لیږد مختلف لینونه کولی شي د مداخلې ضد غوره وړتیا او د کراسټالک خطر کم کړي. د سیګنال د لیږد مختلف لینونه د موازي تارونو یوه جوړه ده چې مخالف ولتاژ لري مګر مساوي اندازې لري، کوم چې کولی شي د سیګنال غوره بشپړتیا او د مداخلې ضد وړتیا چمتو کړي. د سیګنال د لیږد مختلف لینونو خنډ معمولا د کرښې واټن، عرض او ځمکې د الوتکې په انتخاب سره کنټرول کیږي.
۳. د تارونو جیومیټري کنټرول کړئ:
د PCB لاین پلنوالی، فاصله او ترتیب په څیر جیومیټریک پیرامیټرونه هم د خنډ کنټرول لپاره کارول کیدی شي. د عام مایکروسټریپ لاینونو لپاره، د کرښې ضخامت او لوی واټن کولی شي خنډ کم کړي. د کواکسیل لاینونو لپاره، کوچني داخلي لاین قطرونه او لوی بهرنۍ لاین شعاع کولی شي خنډ زیات کړي. د تار جیومیټري انتخاب د ځانګړو خنډ اړتیاو او سیګنال فریکونسۍ پراساس اصلاح ته اړتیا لري.
۴. د PCB موادو انتخاب:
د PCB موادو ډایالټریک ثابت هم په خنډ اغیزه کوي. د مستحکم ډایالټریک ملکیتونو سره د موادو غوره کول د خنډ کنټرول برخه ده. په لوړ فریکونسۍ او لوړ سرعت غوښتنلیکونو کې، معمولا کارول شوي مواد FR-4 (د شیشې فایبر تقویه شوی بورډ)، PTFE (پولیټیټرافلووروایتیلین)، او RF (راډیو فریکونسي) لامینټونه شامل دي.
۵. د سمولیشن او ډیزاین وسایلو څخه کار واخلئ:
د PCB ډیزاین څخه مخکې، د سمولیشن او ډیزاین وسیلو کارول کولی شي ډیزاینرانو سره مرسته وکړي چې په چټکۍ او دقیق ډول د خنډ تصدیق او اصلاح وکړي. دا وسایل کولی شي د سرکټ چلند، د سیګنال لیږد ضایعات او الکترومقناطیسي تعاملات سمولیټ کړي ترڅو د PCB ډیزاین غوره پیرامیټرې وټاکي. ځینې عام سمولیشن وسیلو کې CST سټوډیو سویټ، هایپر لینکس او ADS شامل دي.
د PCB امپیډنس کنټرول په لوړ سرعت ډیجیټل او انلاګ سرکټونو کې مهم رول لوبوي. د مناسب درجه بندي ډیزاین له لارې، د توپیر سیګنال لیږد لینونو کارول، د تارونو جیومیټري کنټرول، د مناسب PCB موادو انتخاب، او د سمولیشن او ډیزاین وسیلو کارولو سره، دقیق امپیډنس کنټرول ترلاسه کیدی شي، په دې توګه د سرکټ فعالیت او سیګنال بشپړتیا ښه کوي.
