01 (අ)
සම්බාධන පාලනය යනු කුමක්ද සහ PCB මත සම්බාධන පාලනය සිදු කරන්නේ කෙසේද?
2020-04-08
නවීන ඉලෙක්ට්රොනික උපාංග නිර්මාණය කිරීමේදී PCB තීරණාත්මක කාර්යභාරයක් ඉටු කරයි. PCB වල ක්රියාකාරිත්වය සමස්ත ඉලෙක්ට්රොනික පද්ධතියේ ස්ථායිතාව, විශ්වසනීයත්වය සහ සම්ප්රේෂණ කාර්යක්ෂමතාවයට සෘජුවම බලපායි. ඒ අතර, සම්බාධන පාලනය PCB නිර්මාණයේ වැදගත් අංගයකි. නවීන ඩිජිටල් පරිපථවලට කෙටි සංඥා සම්ප්රේෂණ වේලාවන් සහ ඉහළ ඔරලෝසු අනුපාත ඇති බැවින්, PCB සලකුණු තවදුරටත් සරල සම්බන්ධතා නොව, ඊට අනුරූපව සම්ප්රේෂණ මාර්ග වේ. PCB සම්බාධන පාලනය යනු සංඥා සම්ප්රේෂණයේ ගුණාත්මකභාවය සහ ස්ථාවරත්වය සහතික කිරීම සඳහා PCB හි සංඥා වල සම්ප්රේෂණ වේගය සහ සම්බාධන ගැලපීම පාලනය කිරීමයි.
ප්රායෝගික අවස්ථාවන්හිදී, ඩිජිටල් ආන්තික ප්රවේගය 1ns ට වඩා වැඩි වූ විට හෝ ඇනලොග් සංඛ්යාතය 300MHz ඉක්මවන විට හෝඩුවාවන් සම්බාධනය පාලනය කිරීම අවශ්ය වේ. PCB හෝඩුවාවේ ප්රධාන පරාමිතීන්ගෙන් එකක් වන්නේ එහි ලාක්ෂණික සම්බාධනයයි (එනම් සංඥා සම්ප්රේෂණ රේඛාව ඔස්සේ තරංගය සම්ප්රේෂණය වන විට වෝල්ටීයතාවයට ධාරාවට අනුපාතය). PCB වල වයර් වල ලාක්ෂණික සම්බාධනය PCB නිර්මාණයේ වැදගත් දර්ශකයකි. විශේෂයෙන් ඉහළ සංඛ්යාත PCB නිර්මාණයේදී, වයරයේ ලාක්ෂණික සම්බාධනය උපාංගයේ හෝ සංඥාවේ අවශ්ය ලාක්ෂණික සම්බාධනයට අනුකූලද නැතහොත් ගැලපේද යන්න සලකා බැලීම අවශ්ය වේ. මෙයට සංකල්ප 2 ක් ඇතුළත් වේ: සම්බාධනය පාලනය සහ සම්බාධනය ගැලපීම. මෙම ලිපිය සම්බාධනය පාලනය සහ තොග නිර්මාණය පිළිබඳ ගැටළු කෙරෙහි අවධානය යොමු කරයි.
සම්බාධන පාලනය
PCB හි සන්නායක තුළ විවිධ සංඥා සම්ප්රේෂණය වේ. එහි සම්ප්රේෂණ අනුපාතය වැඩි දියුණු කිරීම සඳහා, එහි සංඛ්යාතය වැඩි කළ යුතුය. සංඥා විකෘති කිරීමට හේතු වන කැටයම් කිරීම, ස්ථර ඝණකම සහ වයර් පළල වැනි සාධක නිසා පරිපථයේ සම්බාධන අගය වෙනස් වේ. එබැවින්, අධිවේගී PCB වල සන්නායකවල සම්බාධන අගය යම් පරාසයක් තුළ පාලනය කළ යුතු අතර එය "සම්බාධන පාලනය" ලෙස හැඳින්වේ.
PCB සලකුණු වල සම්බාධනය තීරණය වන්නේ ඒවායේ ප්රේරක සහ ධාරිත්රක ප්රේරණය, ප්රතිරෝධය සහ සන්නායකතා සංගුණකය මගිනි. PCB රැහැන්වල සම්බාධනයට බලපාන සාධක අතර ප්රධාන වශයෙන් තඹ වයරයේ පළල සහ ඝණකම, මාධ්යයේ පාර විද්යුත් නියතය සහ ඝණකම, පෑස්සුම් පෑඩයේ ඝණකම, බිම් වයරයේ මාර්ගය සහ රැහැන් වටා ඇති රැහැන් ආදිය ඇතුළත් වේ. PCB සම්බාධනයේ පරාසය ඕම් 25 සිට 120 දක්වා වේ.
ප්රායෝගිකව, PCB සම්ප්රේෂණ මාර්ග සාමාන්යයෙන් වයර් හෝඩුවාවක්, යොමු ස්ථර එකක් හෝ කිහිපයක් සහ පරිවාරක ද්රව්ය වලින් සමන්විත වේ. හෝඩුවාවක් සහ ස්ථරය පාලන සම්බාධනය සාදයි. PCB බොහෝ විට බහු ස්ථර ව්යුහයන් භාවිතා කරන අතර සම්බාධන පාලනය ද විවිධ ආකාරවලින් ගොඩනගා ගත හැකිය. කෙසේ වෙතත්, භාවිතා කරන ක්රමය කුමක් වුවත්, සම්බාධන අගය එහි භෞතික ව්යුහය සහ පරිවාරක ද්රව්යයේ ඉලෙක්ට්රොනික ගුණාංග අනුව තීරණය වේ:
සංඥා අංශු මාත්රවල පළල සහ ඝණකම
අනුරේඛයේ දෙපස ඇති හරයේ හෝ පෙර පුරවන ලද ද්රව්යයේ උස
හෝඩුවාවක් සහ පුවරු ස්ථර වින්යාස කිරීම
හරය සහ පෙර පිරවූ ද්රව්යවල පරිවාරක නියතය
PCB සම්ප්රේෂණ මාර්ග ප්රධාන ආකාර 2 ක් ඇත: මයික්රොස්ට්රිප් සහ ස්ට්රිප්ලයින්.
මයික්රොස්ට්රිප් එකක් යනු වයර් පටියක් වන අතර එය යොමු තලයක් සහිත එක් පැත්තක් පමණක් ඇති සම්ප්රේෂණ මාර්ගයකට යොමු කරයි. ඉහළ සහ පැති වාතයට නිරාවරණය වී ඇත (හෝ ආලේප කර ඇත) සහ පරිවාරක නියතය Er PCB මතුපිට පිහිටා ඇති අතර, බලය හෝ බිම් ස්ථරය යොමුවක් ලෙස තබා ඇත. පහත රූපයේ දැක්වෙන පරිදි:
සටහන: සත්ය PCB නිෂ්පාදනයේදී, PCB කර්මාන්තශාලාව සාමාන්යයෙන් PCB මතුපිට කොළ පැහැති තීන්ත තට්ටුවක් ආලේප කරයි. එබැවින්, සත්ය සම්බාධනය ගණනය කිරීම් වලදී, පහත රූපයේ දැක්වෙන ආකෘතිය සාමාන්යයෙන් මතුපිට ක්ෂුද්ර තීරු රේඛා සඳහා භාවිතා වේ.
තීරු රේඛාවක් යනු පහත රූපයේ දැක්වෙන පරිදි යොමු තල 2ක් අතර තබා ඇති වයර් පටියකි. H1 සහ H2 මගින් නිරූපණය වන පාර විද්යුත් ද්රව්යයේ පාර විද්යුත් නියතයන් වෙනස් විය හැකිය.
ඉහත අවස්ථා 2, සාමාන්යයෙන් එම්බෙඩඩ් IoT බුද්ධිමත් දෘඪාංග සහ අනෙකුත් පද්ධති ඉගෙනීම සඳහා භාවිතා කරන මයික්රොස්ට්රිප් සහ ස්ට්රිප්ලයින් වල සාමාන්ය නිරූපණයක් පමණි. PCB වල නිශ්චිත ස්ටැකිං ව්යුහයට සම්බන්ධ, ආලේපිත මයික්රොස්ට්රිප් වැනි බොහෝ විශේෂිත මයික්රොස්ට්රිප් සහ ස්ට්රිප්ලයින් තිබේ.
ලාක්ෂණික සම්බාධනය ගණනය කිරීම සඳහා භාවිතා කරන සමීකරණයට සංකීර්ණ ගණිතමය ගණනය කිරීම් අවශ්ය වන අතර, සාමාන්යයෙන් මායිම් මූලද්රව්ය විශ්ලේෂණය ඇතුළු ක්ෂේත්ර විසඳුම් ක්රම භාවිතා කරයි. එබැවින්, විශේෂිත සම්බාධන ගණනය කිරීමේ මෘදුකාංග SI9000 භාවිතා කරමින්, අපට අවශ්ය වන්නේ ලාක්ෂණික සම්බාධනයේ පරාමිතීන් පාලනය කිරීමයි:
පරිවාරක ස්ථරයේ පාර විද්යුත් නියතය Er, රැහැන් පළල W1 සහ W2 (trapezoidal), රැහැන් ඝණකම T, සහ පරිවාරක ස්ථරයේ ඝණකම H වේ.
W1 සහ W2 සඳහා පැහැදිලි කිරීම:
මෙහි, W=W1, W1=W2
W - සැලසුම් කළ රේඛා පළල
A – එච් පාඩුව (ඉහත වගුව බලන්න)
රේඛාවේ ඉහළ සහ පහළ අතර පළල නොගැලපීමට හේතුව PCB නිෂ්පාදන ක්රියාවලියේදී ඉහළ සිට පහළට විඛාදනය සිදුවන අතර එහි ප්රතිඵලයක් ලෙස විඛාදනයට ලක් වූ රේඛාව ත්රපීසොයිඩ් හැඩයක් ගනී.
මෙම ස්ථරයේ තඹ ඝණකම සහ රේඛා ඝණකම T අතර අනුරූප සම්බන්ධතාවයක් ඇත, පහත පරිදි:
| තඹ ඝනකම | ||
| මූලික තඹ thk | අභ්යන්තර ස්ථරය සඳහා | පිටත තට්ටුව සඳහා |
| එච් ඕඑස් | මිලියන 0.6 | මිලියන 1.8 |
| 1 ඕසෙඩ් | මිලියන 1.2 | මිලියන 2.5 |
| 2 ඕසෙඩ් | මිලියන 2.4 | මිලියන 3.6 |
පෑස්සුම් ආවරණ ඝණකම:
* පෑස්සුම් ආවරණ ඝණකම සම්බාධනය මත කුඩා බලපෑම නිසා, එය මිලි ලීටර් 0.5 ක නියත අගයක් ලෙස උපකල්පනය කෙරේ.
මෙම පරාමිතීන් පාලනය කිරීමෙන් අපට සම්බාධන පාලනය ලබා ගත හැකිය. උදාහරණයක් ලෙස Anwei හි පහළ PCB ගනිමින්, සම්බාධන පාලනයේ පියවර සහ SI9000 භාවිතය අපි පැහැදිලි කරන්නෙමු:
පහළ PCB එක ගොඩගැසීම පහත රූපයේ දැක්වේ:
දෙවන ස්ථරය භූමි තලය වන අතර, පස්වන ස්ථරය බල තලය වන අතර, ඉතිරි ස්ථර සංඥා ස්ථර වේ.
එක් එක් ස්ථරයේ ඝණකම පහත වගුවේ දක්වා ඇත:
| ස්ථරයේ නම | වර්ගය | ද්රව්ය | කල්පනාකාරී බව | පන්තිය |
| මතුපිට | ගුවන් | |||
| ඉහළට | කොන්දොස්තර | තඹ | 0.5 ඕසෙඩ් | මාර්ගගත කිරීම |
| ද්වි විද ත් | FR-4 (FR-4) යනු කුමක්ද? | 3.800මි.ලී. | ||
| L2-ඉන්නර් | කොන්දොස්තර | තඹ | 1 ඕසෙඩ් | ගුවන් යානය |
| ද්වි විද ත් | FR-4 (FR-4) යනු කුමක්ද? | 5.910මි.ලී. | ||
| L3-ඉන්නර් | කොන්දොස්තර | තඹ | 1 ඕසෙඩ් | මාර්ගගත කිරීම |
| ද්වි විද ත් | FR-4 (FR-4) යනු කුමක්ද? | 33. ඕ 8 මිල් | ||
| L4-ඉන්නර් | කොන්දොස්තර | තඹ | 1 ඕසෙඩ් | මාර්ගගත කිරීම |
| ද්වි විද ත් | FR-4 (FR-4) යනු කුමක්ද? | 5.910මි.ලී. | ||
| L5-ඉන්නර් | කොන්දොස්තර | තඹ | 1 ඕසෙඩ් | ගුවන් යානය |
| ද්වි විද ත් | FR-4 (FR-4) යනු කුමක්ද? | 3.800මි.ලී. | ||
| පහළ | කොන්දොස්තර | තඹ | 0.5 ඕසෙඩ් | මාර්ගගත කිරීම |
| මතුපිට | ගුවන් |
පැහැදිලි කිරීම: අතරමැදි ස්ථර අතර පාර විද්යුත් ද්රව්යය FR-4 වන අතර එහි පාර විද්යුත් නියතය 4.2 කි; ඉහළ සහ පහළ ස්ථර වාතය සමඟ සෘජු ස්පර්ශයට පැමිණෙන හිස් ස්ථර වන අතර වාතයේ පාර විද්යුත් ද්රව්ය නියතය 1 වේ.
සම්බාධන පාලනය ලබා ගැනීම සඳහා, පහත දැක්වෙන්නේ පොදු ක්රම කිහිපයකි:
1. PCB ධූරාවලි සැලසුම මත පදනම්ව:
PCB නිර්මාණකරුවන්ට සම්බාධන පාලනය ලබා ගැනීම සඳහා PCB වල ධූරාවලි ව්යුහය සම්පූර්ණයෙන්ම භාවිතා කළ හැකිය. විවිධ සංඥා ස්ථර විවිධ ස්ථර ස්ථානවල තැබීමෙන්, අන්තර් ස්ථර ධාරිතාව සහ ප්රේරණය ඵලදායී ලෙස පාලනය කළ හැකිය. සාමාන්යයෙන්, අභ්යන්තර ස්ථරය ඉහළ සම්බාධන ද්රව්ය භාවිතා කරන අතර පිටත ස්ථරය පරාවර්තනයේ සහ හරස්කඩේ බලපෑම අඩු කිරීම සඳහා අඩු සම්බාධන ද්රව්ය භාවිතා කරයි.
2. අවකල සංඥා සම්ප්රේෂණ මාර්ග භාවිතා කරන්න:
අවකල සංඥා සම්ප්රේෂණ මාර්ග මඟින් වඩා හොඳ ප්රති-බාධක හැකියාවක් සහ අඩු හරස් කතා අවදානමක් ලබා දිය හැකිය. අවකල සංඥා සම්ප්රේෂණ මාර්ග යනු ප්රතිවිරුද්ධ වෝල්ටීයතාවයන් සහිත නමුත් සමාන ප්රමාණවලින් යුත් සමාන්තර වයර් යුගලයක් වන අතර එමඟින් වඩා හොඳ සංඥා අඛණ්ඩතාව සහ ප්රති-බාධක හැකියාව ලබා දිය හැකිය. අවකල සංඥා සම්ප්රේෂණ මාර්ගවල සම්බාධනය සාමාන්යයෙන් පාලනය වන්නේ රේඛා පරතරය, පළල සහ බිම් තලය තෝරා ගැනීමෙනි.
3. රැහැන් ජ්යාමිතිය පාලනය කරන්න:
PCB රේඛා පළල, පරතරය සහ පිරිසැලසුම වැනි ජ්යාමිතික පරාමිතීන් සම්බාධනය පාලනය කිරීම සඳහා ද භාවිතා කළ හැකිය. පොදු ක්ෂුද්ර තීරු රේඛා සඳහා, ඝන රේඛා පළල සහ විශාල පරතරය සම්බාධනය අඩු කළ හැකිය. කොක්සියල් රේඛා සඳහා, කුඩා අභ්යන්තර රේඛා විෂ්කම්භයන් සහ විශාල පිටත රේඛා අරයන් සම්බාධනය වැඩි කළ හැකිය. රැහැන් ජ්යාමිතිය තෝරා ගැනීම සඳහා නිශ්චිත සම්බාධන අවශ්යතා සහ සංඥා සංඛ්යාතය මත පදනම්ව ප්රශස්තිකරණය අවශ්ය වේ.
4. PCB ද්රව්ය තෝරා ගැනීම:
PCB ද්රව්යවල පාර විද්යුත් නියතය ද සම්බාධනයට බලපායි. ස්ථායී පාර විද්යුත් ගුණ සහිත ද්රව්ය තෝරා ගැනීම සම්බාධන පාලනයේ කොටසකි. අධි-සංඛ්යාත සහ අධිවේගී යෙදුම් වලදී, බහුලව භාවිතා වන ද්රව්ය අතර FR-4 (වීදුරු කෙඳි ශක්තිමත් කරන ලද පුවරුව), PTFE (පොලිටෙට්රාෆ්ලෝරෝඑතිලීන්) සහ RF (රේඩියෝ සංඛ්යාත) ලැමිෙන්ට් ඇතුළත් වේ.
5. සමාකරණ සහ නිර්මාණ මෙවලම් භාවිතා කරන්න:
PCB නිර්මාණයට පෙර, සමාකරණ සහ නිර්මාණ මෙවලම් භාවිතා කිරීම නිර්මාණකරුවන්ට ඉක්මනින් සහ නිවැරදිව සම්බාධනය සත්යාපනය කිරීමට සහ ප්රශස්ත කිරීමට උපකාරී වේ. මෙම මෙවලම් මඟින් ප්රශස්ත PCB සැලසුම් පරාමිතීන් තීරණය කිරීම සඳහා පරිපථ හැසිරීම, සංඥා සම්ප්රේෂණ පාඩු සහ විද්යුත් චුම්භක අන්තර්ක්රියා අනුකරණය කළ හැකිය. සමහර පොදු සමාකරණ මෙවලම් අතර CST Studio Suite, HyperLynx සහ ADS ඇතුළත් වේ.
අධිවේගී ඩිජිටල් සහ ඇනලොග් පරිපථවල PCB සම්බාධන පාලනය තීරණාත්මක කාර්යභාරයක් ඉටු කරයි. සාධාරණ ධූරාවලි සැලසුම, අවකල සංඥා සම්ප්රේෂණ මාර්ග භාවිතය, රැහැන් ජ්යාමිතිය පාලනය කිරීම, සුදුසු PCB ද්රව්ය තෝරා ගැනීම සහ සමාකරණ සහ සැලසුම් මෙවලම් භාවිතය හරහා නිරවද්ය සම්බාධන පාලනය ලබා ගත හැකි අතර එමඟින් පරිපථ ක්රියාකාරිත්වය සහ සංඥා අඛණ්ඩතාව වැඩි දියුණු වේ.
01 (අ)02 (අ)