ئىمپېدانس كونترول قىلىش دېگەن نېمە ۋە PCB لاردا ئىمپېدانس كونترول قىلىشنى قانداق ئىجرا قىلىش كېرەك

زامانىۋى ئېلېكترونلۇق ئۈسكۈنىلەرنى لايىھىلەشتە، PCB لار مۇھىم رول ئوينايدۇ. PCB لارنىڭ ئىقتىدارى پۈتۈن ئېلېكترونلۇق سىستېمىنىڭ مۇقىملىقى، ئىشەنچلىكلىكى ۋە يەتكۈزۈش ئۈنۈمىگە بىۋاسىتە تەسىر كۆرسىتىدۇ. بۇنىڭ ئىچىدە، ئىمپېدانس كونترول قىلىش PCB لايىھىسىنىڭ مۇھىم بىر قىسمى. زامانىۋى رەقەملىك توك يولىنىڭ سىگنال يەتكۈزۈش ۋاقتى قىسقا ۋە سائەت سۈرئىتى يۇقىرى بولغاچقا، PCB ئىزلىرى ئەمدى ئاددىي ئۇلىنىش ئەمەس، بەلكى يەتكۈزۈش لىنىيىسى. PCB ئىمپېدانس كونترول قىلىش دېگەنلىك سىگنال يەتكۈزۈش سۈپىتى ۋە مۇقىملىقىغا كاپالەتلىك قىلىش ئۈچۈن PCB دىكى سىگناللارنىڭ يەتكۈزۈش سۈرئىتى ۋە ئىمپېدانس ماسلىشىشىنى كونترول قىلىشنى كۆرسىتىدۇ.

ئەمەلىي ئەھۋاللاردا، رەقەملىك چەك سۈرئىتى 1ns دىن يۇقىرى بولغاندا ياكى ئانالىز چاستوتا 300MHz دىن ئېشىپ كەتكەندە ئىز قوغلاش ئىمپېدانسىنى كونترول قىلىش زۆرۈر. PCB ئىز قوغلاشنىڭ مۇھىم پارامېتىرلىرىنىڭ بىرى ئۇنىڭ خاس ئىمپېدانسى (يەنى سىگنال يەتكۈزۈش لىنىيىسى بويىچە دولقۇن يەتكۈزۈلگەندە توك بېسىمىنىڭ توكقا بولغان نىسبىتى). PCB دىكى سىملارنىڭ خاس ئىمپېدانسى PCB لايىھىسىنىڭ مۇھىم كۆرسەتكۈچى. بولۇپمۇ يۇقىرى چاستوتىلىق PCB لايىھىسىدە، سىمنىڭ خاس ئىمپېدانسىنىڭ ئۈسكۈنە ياكى سىگنالنىڭ تەلەپ قىلىنىدىغان خاس ئىمپېدانسىغا ماس كېلىدىغان-كەلمەيدىغانلىقىنى ئويلىشىش كېرەك. بۇ ئىككى ئۇقۇمنى ئۆز ئىچىگە ئالىدۇ: ئىمپېدانسنى كونترول قىلىش ۋە ئىمپېدانسنى ماسلاشتۇرۇش. بۇ ماقالە ئىمپېدانسنى كونترول قىلىش ۋە قاتلام لايىھىسى مەسىلىلىرىگە مەركەزلەشكەن.

PCB نىڭ ئۆتكۈزگۈچلىرىدە ھەر خىل سىگناللار تارقىتىلىدۇ. ئۇنىڭ يەتكۈزۈش سۈرئىتىنى ياخشىلاش ئۈچۈن، ئۇنىڭ چاستوتىسىنى ئاشۇرۇش كېرەك. توك يولىنىڭ ئىمپېدانس قىممىتى ئويۇش، قەۋەت قېلىنلىقى ۋە سىم كەڭلىكى قاتارلىق ئامىللار سەۋەبىدىن ئۆزگىرىپ تۇرىدۇ، بۇلار سىگنالنىڭ بۇرمىلىنىشىنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ. شۇڭا، يۇقىرى سۈرئەتلىك PCB دىكى ئۆتكۈزگۈچلەرنىڭ ئىمپېدانس قىممىتى بەلگىلىك دائىرىدە كونترول قىلىنىشى كېرەك، بۇ «ئىمپېدانس كونترولى» دەپ ئاتىلىدۇ.

PCB ئىزلىرىنىڭ ئىمپېدانسى ئۇلارنىڭ ئىندۇكسىيەلىك ۋە سىغىملىق ئىندۇكسىيەلىك، قارشىلىق ۋە ئۆتكۈزۈشچانلىق كوئېففىتسېنتى بىلەن بەلگىلىنىدۇ. PCB سىملىرىنىڭ ئىمپېدانسىغا تەسىر كۆرسىتىدىغان ئامىللار ئاساسلىقى مىس سىمنىڭ كەڭلىكى ۋە قېلىنلىقى، دىئېلېكترىك تۇراقلىقى ۋە ئوتتۇرا قېلىنلىقى، لېھىملەش تاختىسىنىڭ قېلىنلىقى، يەر سىمىنىڭ يولى ۋە سىمنىڭ ئەتراپىدىكى سىملار قاتارلىقلارنى ئۆز ئىچىگە ئالىدۇ. PCB نىڭ ئىمپېدانسى دائىرىسى 25 دىن 120 ئومغىچە.

ئەمەلىيەتتە، PCB يەتكۈزۈش لىنىيىسى ئادەتتە سىم ئىزى، بىر ياكى بىردىن ئارتۇق پايدىلىنىش قەۋىتى ۋە ئىزولياتسىيە ماتېرىياللىرىدىن تەركىب تاپىدۇ. ئىز ۋە قەۋەت كونترول ئىمپېدانسىنى تەشكىل قىلىدۇ. PCB لار كۆپىنچە كۆپ قەۋەتلىك قۇرۇلمىلارنى قوللىنىدۇ، ئىمپېدانس كونترولىنىمۇ ھەر خىل ئۇسۇللار بىلەن قۇرۇشقا بولىدۇ. قانداقلا بولمىسۇن، ئىشلىتىلگەن ئۇسۇلغا قارىماي، ئىمپېدانس قىممىتى ئۇنىڭ فىزىكىلىق قۇرۇلمىسى ۋە ئىزولياتسىيە ماتېرىيالىنىڭ ئېلېكترونلۇق خۇسۇسىيىتى بىلەن بەلگىلىنىدۇ:

مىكرو لېنتا دېگەن پەقەت بىر تەرىپىنىڭ پايدىلىنىش تۈزلەڭلىكى بولغان يەتكۈزۈش لىنىيىسىنى كۆرسىتىدىغان سىم لېنتىسى. ئۈستى ۋە يان تەرەپلىرى ھاۋاغا ئېچىۋېتىلىدۇ (ياكى قاپلىنىدۇ) ھەمدە ئىزولياتورلۇق تۇراقلىق Er PCB يۈزىگە جايلاشقان، توك قەۋىتى ياكى يەر قەۋىتى پايدىلىنىش قەۋىتى قىلىنىدۇ. تۆۋەندىكى رەسىمدە كۆرسىتىلگەندەك:

ئەسكەرتىش: ئەمەلىي PCB ئىشلەپچىقىرىشتا، PCB زاۋۇتى ئادەتتە PCB نىڭ يۈزىگە بىر قەۋەت يېشىل سىياھ سۈرتۈپ قويىدۇ. شۇڭا، ئەمەلىي ئىمپېدانس ھېسابلاشلىرىدا، تۆۋەندىكى رەسىمدە كۆرسىتىلگەن مودېل ئادەتتە يۈزەكى مىكرو لېنتا سىزىقلىرى ئۈچۈن ئىشلىتىلىدۇ.

تۆۋەندىكى رەسىمدە كۆرسىتىلگەندەك، لېنتا سىزىقى ئىككى پايدىلىنىش تۈزلەڭلىكىنىڭ ئارىسىغا قويۇلغان سىم لېنتىسىنى كۆرسىتىدۇ. H1 ۋە H2 بىلەن ئىپادىلەنگەن دىئېلېكترىكنىڭ دىئېلېكترىك تۇراقلىق قىممىتى ئوخشىماسلىقى مۇمكىن.

يۇقىرىدىكى ئىككى مىسال پەقەت مىكرو لېنتا ۋە لېنتا سىزىقلىرىنىڭ ئادەتتىكى بىر مىسالى بولۇپ، ئادەتتە ئىچكى قىسىمغا كىرگۈزۈلگەن IoT ئەقلىي ئۈسكۈنىلىرى ۋە باشقا سىستېمىلارنى ئۆگىنىشتە ئىشلىتىلىدۇ. PCB نىڭ ئالاھىدە قاتلام قۇرۇلمىسىغا مۇناسىۋەتلىك نۇرغۇن ئالاھىدە مىكرو لېنتا ۋە لېنتا سىزىقلىرى بار، مەسىلەن قاپلانغان مىكرو لېنتا.

خاراكتېرلىق ئىمپېدانسنى ھېسابلاش ئۈچۈن ئىشلىتىلىدىغان تەڭلىمە مۇرەككەپ ماتېماتىكىلىق ھېسابلاشلارنى تەلەپ قىلىدۇ، ئادەتتە چېگرا ئېلېمېنت ئانالىزى قاتارلىق مەيدان يېشىش ئۇسۇللىرىنى ئىشلىتىدۇ. شۇڭا، SI9000 مەخسۇس ئىمپېدانس ھېسابلاش يۇمشاق دېتالىنى ئىشلەتكەندە، بىز پەقەت خاراكتېرلىق ئىمپېدانسنىڭ پارامېتىرلىرىنى كونترول قىلىشىمىز كېرەك:

ئىزولياتور قەۋىتىنىڭ دىئېلېكترىك تۇراقلىق قىممىتى Er، سىم كەڭلىكى W1 ۋە W2 (تراپېزوئىد)، سىم قېلىنلىقى T ۋە ئىزولياتور قەۋىتىنىڭ قېلىنلىقى H.

W – لايىھەلەنگەن سىزىق كەڭلىكى

A – ئويۇقلۇق يوقىتىش (ئۈستىدىكى جەدۋەلگە قاراڭ)

لىنىيىنىڭ ئۈستى ۋە ئاستى كەڭلىكىنىڭ ماس كەلمەسلىكىنىڭ سەۋەبى، PCB ئىشلەپچىقىرىش جەريانىدا ئۈستىدىن ئاستىغىچە چىرىش يۈز بېرىپ، چىرىگەن لىنىيىنىڭ تراپېسىيە شەكلىنى ھاسىل قىلىدۇ.

بۇ قەۋەتنىڭ سىزىق قېلىنلىقى T بىلەن مىس قېلىنلىقى ئوتتۇرىسىدا تۆۋەندىكىدەك ماس كېلىدىغان مۇناسىۋەت بار:

* لېھىم ماسكىسىنىڭ قېلىنلىقىنىڭ ئىمپېدانسقا بولغان تەسىرى كىچىك بولغاچقا، ئۇنىڭ قىممىتى 0.5 مىللىلىتىر دەپ پەرەز قىلىنىدۇ.

بۇ پارامېتىرلارنى كونترول قىلىش ئارقىلىق ئىمپېدانس كونترولىنى ئەمەلگە ئاشۇرالايمىز. ئەنۋېينىڭ ئاستىنقى PCB نى مىسالغا ئېلىپ، ئىمپېدانس كونترول قىلىش قەدەملىرىنى ۋە SI9000 نى ئىشلىتىشنى چۈشەندۈرۈپ ئۆتىمىز:

ئىككىنچى قەۋەت يەر يۈزى تۈزلەڭلىكى، بەشىنچى قەۋەت توك تۈزلەڭلىكى، قالغان قەۋەتلەر سىگنال قەۋەتلىرى.

چۈشەندۈرۈش: ئارىلىق قەۋەتلەر ئارىسىدىكى دىئېلېكترىك FR-4 بولۇپ، دىئېلېكترىك تۇراقلىقى 4.2؛ ئۈستۈنكى ۋە ئاستىنقى قەۋەتلەر ھاۋا بىلەن بىۋاسىتە ئۇچرىشىدىغان يالىڭاچ قەۋەتلەر بولۇپ، ھاۋانىڭ دىئېلېكترىك تۇراقلىقى 1.

PCB لايىھىلىگۈچىلىرى PCB نىڭ ئىدېراۋىي قۇرۇلمىسىدىن تولۇق پايدىلىنىپ، ئىمپېدانسنى كونترول قىلالايدۇ. ھەر خىل سىگنال قەۋەتلىرىنى ھەر خىل قەۋەت ئورۇنلىرىغا قويۇش ئارقىلىق، قەۋەتلەر ئارا سىغىمچانلىق ۋە ئىندۇكسىيەنى ئۈنۈملۈك كونترول قىلغىلى بولىدۇ. ئادەتتە، ئىچكى قەۋەت يۇقىرى ئىمپېدانسلىق ماتېرىياللارنى، سىرتقى قەۋەت تۆۋەن ئىمپېدانسلىق ماتېرىياللارنى ئىشلىتىپ، ئەكس ئېتىش ۋە ئۆزئارا تەسىرنى ئازايتىدۇ.

دىففېرېنسىئال سىگنال يەتكۈزۈش لىنىيىسى تېخىمۇ ياخشى توسالغۇغا قارشى تۇرۇش ئىقتىدارى ۋە تۆۋەنرەك كېسىشمە خەۋپ-خەتىرى بىلەن تەمىنلەيدۇ. دىففېرېنسىئال سىگنال يەتكۈزۈش لىنىيىسى قارشى توك بېسىمىغا ئىگە، ئەمما تەڭ چوڭلۇقتىكى بىر جۈپ پاراللېل سىم بولۇپ، سىگنالنىڭ پۈتۈنلۈكى ۋە توسالغۇغا قارشى تۇرۇش ئىقتىدارىنى ياخشىلايدۇ. دىففېرېنسىئال سىگنال يەتكۈزۈش لىنىيىسىنىڭ ئىمپېدانسى ئادەتتە لىنىيە ئارىلىقى، كەڭلىكى ۋە يەر تۈزلەڭلىكىنى تاللاش ئارقىلىق كونترول قىلىنىدۇ.

PCB سىزىق كەڭلىكى، ئارىلىقى ۋە ئورۇنلاشتۇرۇلۇشى قاتارلىق گېئومېتىرىيەلىك پارامېتىرلارمۇ ئىمپېدانسنى كونترول قىلىش ئۈچۈن ئىشلىتىلىشى مۇمكىن. كۆپ ئۇچرايدىغان مىكرو لېنتا سىزىقلىرى ئۈچۈن، قېلىنراق سىزىق كەڭلىكى ۋە چوڭراق ئارىلىق ئىمپېدانسنى تۆۋەنلىتىشى مۇمكىن. كوئاكسىيال سىزىقلار ئۈچۈن، كىچىك ئىچكى سىزىق دىئامېتىرى ۋە چوڭراق تاشقى سىزىق رادىئۇسلىرى ئىمپېدانسنى ئاشۇرۇشى مۇمكىن. سىم گېئومېتىرىيەسىنى تاللاش ئۈچۈن، ئالاھىدە ئىمپېدانس تەلىپى ۋە سىگنال چاستوتىسىغا ئاساسەن ئەلالاشتۇرۇش تەلەپ قىلىنىدۇ.

PCB ماتېرىياللىرىنىڭ دىئېلېكترىك تۇراقلىقىمۇ ئىمپېدانسقا تەسىر كۆرسىتىدۇ. مۇقىم دىئېلېكترىك خۇسۇسىيىتىگە ئىگە ماتېرىياللارنى تاللاش ئىمپېدانسنى كونترول قىلىشنىڭ بىر قىسمى. يۇقىرى چاستوتا ۋە يۇقىرى سۈرئەتلىك قوللىنىشچان پروگراممىلاردا، كۆپ ئىشلىتىلىدىغان ماتېرىياللار FR-4 (ئەينەك تالا كۈچەيتىلگەن تاختا)، PTFE (پولىتېترافتوروئېتىلېن) ۋە RF (رادىئو چاستوتا) لامىناتلىرىنى ئۆز ئىچىگە ئالىدۇ.

PCB لايىھىلەشتىن بۇرۇن، سىمۇلياتسىيە ۋە لايىھىلەش قوراللىرىنى ئىشلىتىش لايىھىلىگۈچىلەرنىڭ ئىمپېدانسنى تېز ۋە توغرا تەكشۈرۈش ۋە ئەلالاشتۇرۇشىغا ياردەم بېرەلەيدۇ. بۇ قوراللار توك يولى ھەرىكىتى، سىگنال يەتكۈزۈش زىيىنى ۋە ئېلېكترو ماگنىتلىق ئۆز-ئارا تەسىرنى سىمۇلياتسىيە قىلىپ، ئەڭ ياخشى PCB لايىھىلەش پارامېتىرلىرىنى بېكىتەلەيدۇ. بەزى ئورتاق سىمۇلياتسىيە قوراللىرىغا CST Studio Suite، HyperLynx ۋە ADS قاتارلىقلار كىرىدۇ.

PCB ئىمپېدانس كونترول قىلىش يۇقىرى سۈرئەتلىك رەقەملىك ۋە ئانالىزلىق توك يوللىرىدا مۇھىم رول ئوينايدۇ. مۇۋاپىق دەرىجە لايىھەسى، پەرقلىق سىگنال يەتكۈزۈش لىنىيىسىنى ئىشلىتىش، سىم گېئومېتىرىيەسىنى كونترول قىلىش، مۇۋاپىق PCB ماتېرىياللىرىنى تاللاش ۋە سىمۇلياتسىيە ۋە لايىھەلەش قوراللىرىنى ئىشلىتىش ئارقىلىق، ئېنىق ئىمپېدانس كونترول قىلىشقا ئېرىشكىلى بولىدۇ، بۇنىڭ بىلەن توك يولىنىڭ ئىقتىدارى ۋە سىگنالنىڭ پۈتۈنلۈكى ياخشىلىنىدۇ.