امپيڊنس ڪنٽرول ڇا آهي ۽ پي سي بي تي امپيڊنس ڪنٽرول ڪيئن ڪجي

جديد اليڪٽرانڪ ڊوائيسز جي ڊيزائن ۾، PCBs هڪ اهم ڪردار ادا ڪن ٿا. PCBs جي ڪارڪردگي سڌي طرح پوري اليڪٽرانڪ سسٽم جي استحڪام، اعتبار ۽ ٽرانسميشن ڪارڪردگي کي متاثر ڪري ٿي. انهن مان، امپيڊنس ڪنٽرول PCB ڊيزائن جو هڪ اهم حصو آهي. جيئن ته جديد ڊجيٽل سرڪٽ ۾ سگنل ٽرانسميشن جو وقت گهٽ ۽ ڪلاڪ جي شرح وڌيڪ آهي، PCB جا نشان هاڻي سادو ڪنيڪشن نه آهن، پر ساڳئي طرح ٽرانسميشن لائينون آهن. PCB امپيڊنس ڪنٽرول جو مطلب آهي سگنل ٽرانسميشن جي معيار ۽ استحڪام کي يقيني بڻائڻ لاءِ PCB تي سگنلن جي ٽرانسميشن جي رفتار ۽ امپيڊنس ميچنگ کي ڪنٽرول ڪرڻ.

عملي حالتن ۾، جڏهن ڊجيٽل مارجنل ويلوسيٽي 1ns کان وڌيڪ هجي يا اينالاگ فريڪوئنسي 300MHz کان وڌيڪ هجي ته ٽريس امپيڊنس کي ڪنٽرول ڪرڻ ضروري آهي. PCB ٽريس جي اهم پيرا ميٽرز مان هڪ ان جي خاصيت واري رڪاوٽ آهي (يعني جڏهن موج سگنل ٽرانسميشن لائن سان منتقل ٿئي ٿي ته وولٽيج ۽ ڪرنٽ جو تناسب). PCBs تي تارن جي خاصيت واري رڪاوٽ PCB ڊيزائن جو هڪ اهم اشارو آهي. خاص طور تي هاءِ فريڪوئنسي PCB ڊيزائن ۾، اهو غور ڪرڻ ضروري آهي ته ڇا تار جي خاصيت واري رڪاوٽ ڊوائيس يا سگنل جي گهربل خاصيت واري رڪاوٽ سان مطابقت رکي ٿي يا ان سان ملي ٿي. ان ۾ 2 تصور شامل آهن: امپيڊنس ڪنٽرول ۽ امپيڊنس ميچنگ. هي مضمون امپيڊنس ڪنٽرول ۽ اسٽيڪ ڊيزائن جي مسئلن تي ڌيان ڏئي ٿو.

پي سي بي جي ڪنڊڪٽرن ۾ مختلف سگنل منتقل ٿيندا آهن. ان جي ٽرانسميشن جي شرح کي بهتر بڻائڻ لاءِ، ان جي فريڪوئنسي کي وڌائڻ گهرجي. سرڪٽ جي امپيڊنس ويليو پاڻ ۾ ايچنگ، پرت جي ٿولهه ۽ تار جي ويڪر وغيره جهڙن عنصرن جي ڪري مختلف هوندي آهي، جيڪي سگنل جي بگاڙ جو سبب بڻجن ٿا. تنهن ڪري، تيز رفتار پي سي بي تي ڪنڊڪٽرن جي امپيڊنس ويليو کي هڪ خاص حد اندر ڪنٽرول ڪيو وڃي، جنهن کي "امپيڊنس ڪنٽرول" سڏيو ويندو آهي.

پي سي بي جي نشانن جي رڪاوٽ انهن جي انڊڪٽو ۽ ڪيپيسيٽو انڊڪٽنس، مزاحمت ۽ چالکائي جي کوٽائي ذريعي طئي ڪئي ويندي آهي. پي سي بي وائرنگ جي رڪاوٽ کي متاثر ڪندڙ عنصرن ۾ بنيادي طور تي ٽامي جي تار جي ويڪر ۽ ٿولهه، ڊائي اليڪٽرڪ ڪانسٽنٽ ۽ وچولي جي ٿولهه، سولڊر پيڊ جي ٿولهه، زميني تار جو رستو، ۽ وائرنگ جي چوڌاري وائرنگ وغيره شامل آهن. پي سي بي جي رڪاوٽ جي حد 25 کان 120 اوهم آهي.

عملي طور تي، پي سي بي ٽرانسميشن لائينون عام طور تي هڪ تار جي نشان، هڪ يا وڌيڪ حوالن جي تہن، ۽ موصليت واري مواد تي مشتمل هونديون آهن. نشان ۽ پرت ڪنٽرول رڪاوٽ کي ٺاهيندا آهن. پي سي بي اڪثر ڪري گھڻ-پرت جي جوڙجڪ کي اختيار ڪندا آهن، ۽ رڪاوٽ ڪنٽرول پڻ مختلف طريقن سان ٺاهي سگهجي ٿو. بهرحال، استعمال ٿيل طريقي جي پرواهه ڪرڻ کان سواءِ، رڪاوٽ جي قيمت ان جي جسماني بناوت ۽ موصلي مواد جي اليڪٽرانڪ خاصيتن جي ذريعي طئي ڪئي ويندي:

مائڪرو اسٽرپ تار جي هڪ پٽي آهي جيڪا هڪ ٽرانسميشن لائن ڏانهن اشارو ڪري ٿي جنهن جي صرف هڪ پاسي هڪ ريفرنس جهاز آهي. مٿيون ۽ پاسا هوا جي سامهون آهن (يا ڪوٽ ٿيل آهن) ۽ هڪ موصليت واري مستقل Er PCB جي مٿاڇري تي واقع آهن، جنهن ۾ پاور يا زميني پرت هڪ ريفرنس طور آهي. جيئن هيٺ ڏنل شڪل ۾ ڏيکاريل آهي:

نوٽ: اصل پي سي بي جي پيداوار ۾، پي سي بي ڪارخانو عام طور تي پي سي بي جي مٿاڇري تي سائي مس جي هڪ پرت کي ڍڪيندو آهي. تنهن ڪري، اصل رڪاوٽ جي حسابن ۾، هيٺ ڏنل شڪل ۾ ڏيکاريل ماڊل عام طور تي مٿاڇري مائڪرو اسٽرپ لائينن لاءِ استعمال ٿيندو آهي.

هڪ اسٽرپ لائن تار جي هڪ پٽي آهي جيڪا 2 ريفرنس پلن جي وچ ۾ رکيل آهي، جيئن هيٺ ڏنل شڪل ۾ ڏيکاريل آهي. H1 ۽ H2 پاران ڏيکاريل ڊائي اليڪٽرڪ جا ڊائي اليڪٽرڪ مستقل مختلف ٿي سگهن ٿا.

مٿيان 2 ڪيس صرف مائڪرو اسٽريپ ۽ اسٽريپ لائنز جو هڪ عام مظاهرو آهن، عام طور تي ايمبيڊڊ آئي او ٽي انٽيليجنٽ هارڊويئر ۽ ٻين سسٽم جي سکيا لاءِ استعمال ٿيندا آهن. مائڪرو اسٽريپ ۽ اسٽريپ لائنز جا ڪيترائي مخصوص قسم آهن، جهڙوڪ ڪوٽيڊ مائڪرو اسٽريپ، جيڪي پي سي بي جي مخصوص اسٽيڪنگ ڍانچي سان لاڳاپيل آهن.

خاصيت واري رڪاوٽ کي ڳڻڻ لاءِ استعمال ٿيندڙ مساوات کي پيچيده رياضياتي حسابن جي ضرورت هوندي آهي، عام طور تي فيلڊ حل ڪرڻ جا طريقا استعمال ڪندي، جنهن ۾ حد عنصر جو تجزيو شامل آهي. تنهن ڪري، خاص رڪاوٽ حساب ڪتاب سافٽ ويئر SI9000 استعمال ڪندي، اسان کي صرف خاصيت واري رڪاوٽ جي پيرا ميٽرز کي ڪنٽرول ڪرڻ جي ضرورت آهي:

موصلي واري پرت جو ڊائي اليڪٽرڪ ڪانسٽنٽ Er، وائرنگ جي ويڪر W1 ۽ W2 (ٽريپيزائيڊل)، وائرنگ جي ٿولهه T، ۽ موصلي واري پرت جي ٿولهه H.

W - ٺهيل لڪير جي ويڪر

الف - ايچ نقصان (مٿي ڏنل جدول ڏسو)

لڪير جي مٿئين ۽ تري جي وچ ۾ غير مطابقت واري ويڪر جو سبب اهو آهي ته PCBs جي پيداوار جي عمل دوران، مٿي کان هيٺ تائين زنگ لڳندو آهي، جنهن جي نتيجي ۾ زنگ لڳل لڪير جي ٽريپيزائيڊل شڪل پيدا ٿيندي آهي.

هن پرت جي لڪير جي ٿولهه T ۽ ٽامي جي ٿولهه جي وچ ۾ هڪ لاڳاپيل تعلق آهي، جيئن هيٺ ڏنل آهي:

* سولڊر ماسڪ جي ٿلهي جي رڪاوٽ تي ننڍي اثر جي ڪري، ان کي 0.5 ميل جي مسلسل قدر سمجهيو ويندو آهي.

اسان انهن پيرا ميٽرز کي ڪنٽرول ڪندي امپيڊنس ڪنٽرول حاصل ڪري سگهون ٿا. انوي جي هيٺئين پي سي بي کي مثال طور وٺندي، اسان امپيڊنس ڪنٽرول جا قدم ۽ SI9000 جي استعمال جي وضاحت ڪنداسين:

ٻيو پرت زميني جهاز آهي، پنجون پرت پاور جهاز آهي، ۽ باقي پرت سگنل پرت آهن.

وضاحت: وچين تہن جي وچ ۾ ڊائي اليڪٽرڪ FR-4 آهي، جنهن جو ڊائي اليڪٽرڪ ڪانسٽنٽ 4.2 آهي؛ مٿيون ۽ هيٺيون پرتون خالي پرتون آهن جيڪي هوا سان سڌو رابطو ۾ اچن ٿيون، ۽ هوا جو ڊائي اليڪٽرڪ ڪانسٽنٽ 1 آهي.

پي سي بي ڊيزائنر پي سي بي جي درجي بندي واري جوڙجڪ کي مڪمل طور تي استعمال ڪري سگھن ٿا ته جيئن رڪاوٽ ڪنٽرول حاصل ڪري سگهجي. مختلف سگنل پرتن کي مختلف پرتن جي پوزيشن ۾ رکڻ سان، انٽرليئر ڪيپيسيٽينس ۽ انڊڪٽنس کي مؤثر طريقي سان ڪنٽرول ڪري سگهجي ٿو. عام طور تي، اندروني پرت اعلي رڪاوٽ مواد استعمال ڪري ٿي ۽ ٻاهرئين پرت گهٽ رڪاوٽ مواد استعمال ڪري ٿي ته جيئن عڪاسي ۽ ڪراس ٽالڪ جي اثر کي گهٽائي سگهجي.

ڊفرنشل سگنل ٽرانسميشن لائينون بهتر اينٽي انٽرفرنس صلاحيت ۽ گهٽ ڪراس ٽاڪ خطري فراهم ڪري سگهن ٿيون. ڊفرنشل سگنل ٽرانسميشن لائينون متوازي تارن جو هڪ جوڙو آهن جن ۾ مخالف وولٽيج آهن پر برابر سائيز آهن، جيڪي بهتر سگنل سالميت ۽ اينٽي انٽرفرنس صلاحيت فراهم ڪري سگهن ٿيون. ڊفرنشل سگنل ٽرانسميشن لائينن جي رڪاوٽ کي عام طور تي لائن اسپيسنگ، ويڪر ۽ گرائونڊ پلين جي چونڊ ذريعي ڪنٽرول ڪيو ويندو آهي.

جاميٽري پيرا ميٽرز جهڙوڪ پي سي بي لائن ويڊٿ، اسپيسنگ ۽ لي آئوٽ پڻ رڪاوٽ کي ڪنٽرول ڪرڻ لاءِ استعمال ڪري سگھجن ٿا. عام مائڪرو اسٽريپ لائينن لاءِ، ٿلهي لائن ويڊٿ ۽ وڏي اسپيسنگ رڪاوٽ کي گھٽائي سگھي ٿي. ڪو ايڪسيل لائينن لاءِ، ننڍا اندروني لائن قطر ۽ وڏا ٻاهرين لائن ريڊي آئي رڪاوٽ کي وڌائي سگھن ٿا. وائرنگ جاميٽري جي چونڊ لاءِ مخصوص رڪاوٽ جي گهرجن ۽ سگنل فريڪوئنسي جي بنياد تي اصلاح جي ضرورت آهي.

پي سي بي مواد جو ڊائي اليڪٽرڪ ڪانسٽنٽ پڻ رڪاوٽ کي متاثر ڪري ٿو. مستحڪم ڊائي اليڪٽرڪ خاصيتن سان مواد چونڊڻ رڪاوٽ ڪنٽرول جو حصو آهي. تيز فريڪوئنسي ۽ تيز رفتار ايپليڪيشنن ۾، عام طور تي استعمال ٿيندڙ مواد ۾ FR-4 (گلاس فائبر مضبوط بورڊ)، PTFE (پولي ٽيٽرافلووروٿيلين)، ۽ آر ايف (ريڊيو فريڪوئنسي) ليمينيٽ شامل آهن.

پي سي بي ڊيزائن کان اڳ، سموليشن ۽ ڊيزائن ٽولز استعمال ڪرڻ سان ڊيزائنرز کي تيزيءَ سان ۽ صحيح طور تي رڪاوٽ جي تصديق ۽ بهتر ڪرڻ ۾ مدد ملندي آهي. اهي ٽولز سرڪٽ رويي، سگنل ٽرانسميشن نقصانن ۽ برقي مقناطيسي رابطي کي نقل ڪري سگهن ٿا ته جيئن پي سي بي ڊيزائن جي بهترين پيرا ميٽرز کي طئي ڪري سگهجي. ڪجهه عام سموليشن ٽولز ۾ سي ايس ٽي اسٽوڊيو سوٽ، هائپر لنڪس ۽ اي ڊي ايس شامل آهن.

پي سي بي امپيڊنس ڪنٽرول تيز رفتار ڊجيٽل ۽ اينالاگ سرڪٽس ۾ اهم ڪردار ادا ڪري ٿو. مناسب درجي بندي ڊيزائن ذريعي، ڊفرنشل سگنل ٽرانسميشن لائينن جو استعمال، وائرنگ جاميٽري جو ڪنٽرول، مناسب پي سي بي مواد جي چونڊ، ۽ سموليشن ۽ ڊيزائن ٽولز جي استعمال سان، درست امپيڊنس ڪنٽرول حاصل ڪري سگهجي ٿو، جنهن سان سرڪٽ جي ڪارڪردگي ۽ سگنل جي سالميت بهتر ٿي سگهي ٿي.