Назорати импеданс чист ва чӣ гуна назорати импедансро дар PCB иҷро кардан мумкин аст

Дар тарҳрезии дастгоҳҳои электронии муосир, PCB нақши муҳим мебозанд. Фаъолияти PCB мустақиман ба устуворӣ, эътимоднокӣ ва самаранокии интиқоли тамоми системаи электронӣ таъсир мерасонад. Дар байни онҳо, назорати импеданс қисми муҳими тарҳрезии PCB мебошад. Азбаски схемаҳои рақамии муосир вақти интиқоли сигналро кӯтоҳтар ва суръати соатро баландтар доранд, пайҳои PCB дигар пайвастҳои оддӣ нестанд, балки мутаносибан хатҳои интиқол мебошанд. Идоракунии импеданси PCB ба назорати суръати интиқол ва мувофиқати импеданси сигналҳо дар PCB барои таъмини сифат ва устувории интиқоли сигнал дахл дорад.

Дар ҳолатҳои амалӣ, зарур аст, ки импеданси пайгирӣ вақте назорат карда шавад, ки суръати маржиналии рақамӣ аз 1ns зиёдтар бошад ё басомади аналогӣ аз 300 МГц зиёд бошад. Яке аз параметрҳои калидии пайгирии PCB импеданси хоси он аст (яъне таносуби шиддат ба ҷараён ҳангоми интиқоли мавҷ дар хатти интиқоли сигнал). Импеданси хоси симҳо дар PCB нишондиҳандаи муҳими тарҳи PCB мебошад. Хусусан дар тарҳи PCB басомади баланд, зарур аст, ки ба назар гирифта шавад, ки оё импеданси хоси сим бо импеданси хоси дастгоҳ ё сигнал мувофиқ аст ё бо он мувофиқат мекунад. Ин ду мафҳумро дар бар мегирад: назорати импеданс ва мувофиқати импеданс. Ин мақола ба масъалаҳои назорати импеданс ва тарҳрезии стек тамаркуз мекунад.

Дар ноқилҳои PCB сигналҳои гуногун интиқол дода мешаванд. Барои беҳтар кардани суръати интиқоли он, басомади он бояд зиёд карда шавад. Арзиши импеданси худи занҷир аз сабаби омилҳое ба монанди кандакорӣ, ғафсии қабат ва паҳнои сим ва ғайра, ки боиси таҳрифи сигнал мешаванд, фарқ мекунад. Аз ин рӯ, арзиши импеданси ноқилҳо дар PCB-ҳои баландсуръат бояд дар доираи муайяне назорат карда шавад, ки онро "идоракунии импеданс" меноманд.

Импеданси нишонаҳои PCB аз рӯи индуктивӣ, муқовимат ва коэффисиенти гузаронандагии индуктивӣ ва сиғимӣ муайян карда мешавад. Омилҳое, ки ба импеданси ноқилҳои PCB таъсир мерасонанд, асосан паҳно ва ғафсии сими мисӣ, доимии диэлектрикӣ ва ғафсии муҳит, ғафсии тахтаи кафшер, роҳи сими заминӣ ва ноқилҳои атрофи ноқил ва ғайраро дар бар мегиранд. Диапазони импеданси PCB аз 25 то 120 ом аст.

Дар амал, хатҳои интиқоли PCB одатан аз сими сим, як ё якчанд қабатҳои истинодӣ ва маводҳои изолятсия иборатанд. Пайгирӣ ва қабат импеданси идоракуниро ташкил медиҳанд. PCB аксар вақт сохторҳои бисёрқабата доранд ва идоракунии импедансро низ бо роҳҳои гуногун сохтан мумкин аст. Аммо, новобаста аз усули истифодашуда, арзиши импеданс аз рӯи сохтори физикии он ва хосиятҳои электронии маводи изолятсия муайян карда мешавад:

Микротасма як рахи сим аст, ки ба хати интиқоли барқ ​​ишора мекунад, ки танҳо як тарафаш ҳамвории истинодӣ дорад. Қисмҳои боло ва паҳлӯ ба ҳаво дучор мешаванд (ё пӯшонида мешаванд) ва дар сатҳи PCB доимии изолятсияи Er ҷойгиранд, ки қабати қувва ё замин ҳамчун истинод истифода мешавад. Тавре ки дар расми зерин нишон дода шудааст:

Эзоҳ: Дар истеҳсоли воқеии PCB, корхонаи PCB одатан қабати ранги сабзро дар сатҳи PCB мепӯшонад. Аз ин рӯ, дар ҳисобҳои импеданси воқеӣ, модели дар расми зерин нишондодашуда одатан барои хатҳои микротасмаҳои сатҳӣ истифода мешавад.

Хати рахдор рахи симест, ки байни 2 сатҳи истинодӣ ҷойгир шудааст, чунон ки дар расми зер нишон дода шудааст. Константаҳои диэлектрикии диэлектрик, ки бо H1 ва H2 ифода ёфтаанд, метавонанд гуногун бошанд.

Ду ҳолати дар боло зикршуда танҳо як намоиши маъмулии микрорахҳо ва хатҳои рахдор мебошанд, ки одатан барои омӯзиши сахтафзори интеллектуалии IoT ва дигар системаҳои дарунсохт истифода мешаванд. Намудҳои мушаххаси зиёди микрорахҳо ва хатҳои рахдор, ба монанди микрорахҳои пӯшонидашуда, мавҷуданд, ки бо сохтори мушаххаси қабатбандии PCB алоқаманданд.

Муодилае, ки барои ҳисоб кардани импеданси хос истифода мешавад, ҳисобҳои мураккаби математикиро талаб мекунад, ки одатан аз усулҳои ҳалли майдонҳо, аз ҷумла таҳлили унсурҳои марзӣ, истифода мебаранд. Аз ин рӯ, бо истифода аз нармафзори махсуси ҳисобкунии импеданс SI9000, мо танҳо бояд параметрҳои импеданси хосро назорат кунем:

Доираи диэлектрикии Er-и қабати изолятсия, паҳнои ноқилҳо W1 ва W2 (трапеция), ғафсии ноқилҳо T ва ғафсии қабати изолятсия H.

W - паҳнои хатти тарҳрезишуда

A – талафоти кандакорӣ (ба ҷадвали боло нигаред)

Сабаби номувофиқи паҳнои байни боло ва поёни хат дар он аст, ки ҳангоми истеҳсоли PCB, зангзанӣ аз боло то поён ба амал меояд, ки дар натиҷа шакли трапецияи хатти зангзада ба вуҷуд меояд.

Байни ғафсии хат T ва ғафсии миси ин қабат робитаи мувофиқ вуҷуд дорад, ки чунин аст:

* Аз сабаби таъсири ночизи ғафсии ниқоби кафшер ба импеданс, он арзиши доимии 0,5 мил ҳисоб карда мешавад.

Мо метавонем назорати импедансро тавассути назорати ин параметрҳо ба даст орем. Бо мисоли PCB-и поёнии Anwei, мо қадамҳои назорати импеданс ва истифодаи SI9000-ро шарҳ медиҳем:

Қабати дуюм сатҳи заминӣ, қабати панҷум сатҳи барқ ​​​​ва қабатҳои боқимонда қабатҳои сигнал мебошанд.

Шарҳ: Диэлектрик байни қабатҳои мобайнӣ FR-4 бо доимии диэлектрикии 4.2 аст; Қабатҳои болоӣ ва поёнӣ қабатҳои луч мебошанд, ки мустақиман бо ҳаво тамос мегиранд ва доимии диэлектрикии ҳаво 1 аст.

Тарроҳони PCB метавонанд сохтори иерархии PCB-ро пурра истифода баранд, то назорати импедансро ба даст оранд. Бо ҷойгир кардани қабатҳои гуногуни сигнал дар мавқеъҳои гуногуни қабат, иқтидор ва индуктивияти байниқабатро метавон самаранок назорат кард. Умуман, қабати дохилӣ аз маводҳои импеданси баланд ва қабати берунӣ аз маводҳои импеданси паст истифода мебарад, то таъсири инъикос ва гуфтугӯи байниҳамдигарӣ кам карда шавад.

Хатҳои интиқоли сигнали дифференсиалӣ метавонанд қобилияти беҳтари зиддихалал ва хатари камтари муқовимати байниҳамдигариро таъмин кунанд. Хатҳои интиқоли сигнали дифференсиалӣ як ҷуфт симҳои мувозӣ бо шиддатҳои муқобил, вале андозаҳои баробар мебошанд, ки метавонанд якпорчагии беҳтари сигнал ва қобилияти зиддихалалро таъмин кунанд. Импеданси хатҳои интиқоли сигнали дифференсиалӣ одатан тавассути интихоби фосилаи хат, паҳноӣ ва сатҳи заминӣ назорат карда мешавад.

Параметрҳои геометрӣ, ба монанди паҳнои хатти PCB, фосила ва тарҳбандӣ, инчунин метавонанд барои назорати импеданс истифода шаванд. Барои хатҳои маъмулии микротасма, паҳнои ғафстари хат ва фосилаи калонтар метавонанд импедансро кам кунанд. Барои хатҳои коаксиалӣ, диаметрҳои хурдтари хатти дохилӣ ва радиусҳои калонтари хатти беруна метавонанд импедансро зиёд кунанд. Интихоби геометрияи ноқилҳо беҳсозиро дар асоси талаботи мушаххаси импеданс ва басомади сигнал талаб мекунад.

Доимии диэлектрикии маводҳои PCB инчунин ба импеданс таъсир мерасонад. Интихоби маводҳо бо хосиятҳои устувори диэлектрикӣ қисми назорати импеданс мебошад. Дар барномаҳои басомади баланд ва суръати баланд, маводҳои маъмулан истифодашаванда ламинатҳои FR-4 (тахтаи бо нахи шишагӣ тақвиятёфта), PTFE (политетрафторэтилен) ва RF (басомади радио)-ро дар бар мегиранд.

Пеш аз тарҳрезии PCB, истифодаи абзорҳои симулятсия ва тарроҳӣ метавонад ба тарроҳон дар зуд ва дақиқ тасдиқ ва беҳсозии импеданс кӯмак кунад. Ин абзорҳо метавонанд рафтори схема, талафоти интиқоли сигнал ва таъсири мутақобилаи электромагнитиро барои муайян кардани параметрҳои оптималии тарроҳии PCB тақлид кунанд. Баъзе аз абзорҳои маъмули симулятсия CST Studio Suite, HyperLynx ва ADS-ро дар бар мегиранд.

Назорати импеданси PCB дар схемаҳои рақамӣ ва аналогии баландсуръат нақши муҳим мебозад. Тавассути тарҳрезии оқилонаи иерархӣ, истифодаи хатҳои интиқоли сигнали дифференсиалӣ, назорати геометрияи симҳо, интихоби маводҳои мувофиқи PCB ва истифодаи асбобҳои симулятсия ва тарроҳӣ, назорати дақиқи импедансро ба даст овардан мумкин аст, ки бо ин васила кори схема ва якпорчагии сигналро беҳтар мекунад.