Kí ni ìṣàkóṣo impedance àti bí a ṣe lè ṣe ìṣàkóṣo impedance lórí PCBs

Nínú ṣíṣe àwọn ẹ̀rọ itanna òde òní, àwọn PCB kó ipa pàtàkì. Iṣẹ́ àwọn PCB ní ipa lórí ìdúróṣinṣin, ìgbẹ́kẹ̀lé àti ìṣiṣẹ́ gbigbe gbogbo ẹ̀rọ itanna. Lára wọn, ìṣàkóso impedance jẹ́ apá pàtàkì nínú àwòrán PCB. Níwọ́n ìgbà tí àwọn iyika oni-nọ́ńbà òde òní ní àkókò ìfiranṣẹ́ àmì kúkúrú àti iye aago gíga, àwọn ìtọ́ka PCB kìí ṣe àwọn ìsopọ̀ tí ó rọrùn mọ́, ṣùgbọ́n àwọn ìlà ìfiranṣẹ́ ní ìbámu pẹ̀lú. Ìṣàkóso impedance PCB tọ́ka sí ṣíṣàkóso iyàrá ìfiranṣẹ́ àti ìbáramu impedance ti àwọn àmì lórí PCB láti rí i dájú pé ìfiranṣẹ́ àmì dára àti ìdúróṣinṣin.

Ní àwọn ipò ìṣe, ó ṣe pàtàkì láti ṣàkóso ìdènà ìfàsẹ́yìn nígbà tí iyàrá oní-nọ́ńbà bá ga ju 1ns lọ tàbí tí ìfẹ̀sẹ̀wọ̀n afọwọ́ṣe bá ju 300MHz lọ. Ọ̀kan lára ​​àwọn pàrámítà pàtàkì ti ìtọ́sọ́nà PCB ni ìdènà ìfàsẹ́yìn rẹ̀ (ìyẹn ni ìpíndọ́gba fólẹ́ẹ̀tì sí ìṣàn nígbà tí a bá gbé ìgbì náà lọ ní orí ìlà ìtajà àmì). Ìdènà ìfàsẹ́yìn ti àwọn wáyà lórí àwọn PCB jẹ́ àmì pàtàkì ti àwòrán PCB. Pàápàá jùlọ nínú àwòrán PCB ìfẹ̀sẹ̀wọ̀n gíga, ó ṣe pàtàkì láti ronú bóyá ìdènà ìfàsẹ́yìn ti wáyà náà bá ìdènà ìfàsẹ́yìn ti ẹ̀rọ tàbí àmì mu tàbí ó bá ìdènà ìfàsẹ́yìn ti ẹ̀rọ tàbí àmì mu. Èyí ní àwọn èrò méjì: ìṣàkóso ìdènà ìfàsẹ́yìn àti ìbáramu ìdènà ìfàsẹ́yìn. Àpilẹ̀kọ yìí dojúkọ àwọn ọ̀ràn ìṣàkóso ìdènà ìfàsẹ́yìn àti àpẹẹrẹ ìtòpọ̀.

Onírúurú àmì ló wà tí a ń gbé kiri nínú àwọn olùdarí PCB. Láti mú kí ìwọ̀n ìgbésẹ̀ rẹ̀ sunwọ̀n síi, a gbọ́dọ̀ mú kí ìgbóhùnsáfẹ́fẹ́ rẹ̀ pọ̀ sí i. Ìwọ̀n ìdènà ti Circuit fúnrarẹ̀ yàtọ̀ síra nítorí àwọn nǹkan bíi ìdènà, ìfúnpọ̀ fẹlẹfẹlẹ àti fífẹ̀ wáyà, àti bẹ́ẹ̀ bẹ́ẹ̀ lọ, èyí tí ó ń fa ìyípadà àmì. Nítorí náà, ìye ìdènà ti àwọn olùdarí lórí àwọn PCB iyara gíga yẹ kí a ṣàkóso láàárín ìwọ̀n kan, èyí tí a ń pè ní "ìṣàkóso ìdènà ìdènà".

A máa ń pinnu impedance ti àwọn ipa PCB nípasẹ̀ inductive àti capacitive inductance wọn, resistance àti conductivity coefficient. Àwọn ohun tó ń nípa lórí impedance ti okùn PCB ní pàtàkì ni fífẹ̀ àti sisanra ti okùn bàbà, dielectric constant àti sisanra ti alabọde, sisanra ti solder pad, ipa ọ̀nà ti okùn ilẹ̀, àti okùn yíká okùn náà, àti bẹ́ẹ̀ bẹ́ẹ̀ lọ. Ìwọ̀n impedance PCB jẹ́ 25 sí 120 ohms.

Ní ìṣe, àwọn ìlà gbigbe PCB sábà máa ń ní àmì wáyà, ọ̀kan tàbí jù bẹ́ẹ̀ lọ àwọn ìpele ìtọ́kasí, àti àwọn ohun èlò ìdábòbò. Ìpele àti ìpele náà ni ìdènà ìṣàkóso. Àwọn PCB sábà máa ń lo àwọn ètò onípele púpọ̀, a sì tún lè ṣe ìṣàkóso ìdènà ní onírúurú ọ̀nà. Síbẹ̀síbẹ̀, láìka ọ̀nà tí a lò sí, a ó pinnu iye ìdènà nípasẹ̀ ìṣètò ara rẹ̀ àti àwọn ohun-ìní ẹ̀rọ itanna ti ohun èlò ìdábòbò náà:

Microstrip jẹ́ ìlà wáyà kan tí ó tọ́ka sí ìlà ìgbéjáde pẹ̀lú apá kan ṣoṣo tí ó ní ìpele ìtọ́kasí. A fi afẹ́fẹ́ hàn sí òkè àti ẹ̀gbẹ́ rẹ̀ (tàbí kí a fi bo) wọ́n sì wà lórí ojú Er PCB onídúró ìdènà, pẹ̀lú agbára tàbí ìpele ilẹ̀ gẹ́gẹ́ bí ìtọ́kasí. Gẹ́gẹ́ bí a ṣe fihàn nínú àwòrán yìí:

Àkíyèsí: Nínú iṣẹ́ PCB gidi, ilé iṣẹ́ PCB sábà máa ń fi inki aláwọ̀ ewé bo ojú PCB náà. Nítorí náà, nínú àwọn ìṣirò impedance gidi, a sábà máa ń lo àwòṣe tí a fihàn nínú àwòrán yìí fún àwọn ìlà microstrip ojú ilẹ̀.

Ìlà ìlà jẹ́ ìlà wáyà tí a gbé láàrín àwọn ìpele ìtọ́kasí méjì, gẹ́gẹ́ bí a ṣe fihàn nínú àwòrán yìí. Àwọn ìdúró dielectric ti dielectric tí H1 àti H2 dúró fún lè yàtọ̀.

Àwọn ọ̀ràn méjì tí a mẹ́nu kàn lókè yìí wulẹ̀ jẹ́ àpẹẹrẹ ìṣàfihàn microstrip àti striplines, tí a sábà máa ń lò fún kíkọ́ nípa ohun èlò ìṣiṣẹ́ IoT tí a fi sínú rẹ̀ àti àwọn ètò mìíràn. Ọ̀pọ̀lọpọ̀ irú microstrip àti striplines pàtó ló wà, bíi microstrip tí a fi bo, tí ó ní í ṣe pẹ̀lú ìṣètò pàtó ti PCBs.

Ìgbékalẹ̀ tí a lò láti ṣe ìṣirò impedance characteristic impedance nílò àwọn ìṣirò mathematiki dídíjú, tí ó sábà máa ń lo àwọn ọ̀nà ìṣàtúnṣe pápá, pẹ̀lú ìṣàyẹ̀wò àwọn ohun èlò ààlà. Nítorí náà, pẹ̀lú lílo software ìṣirò impedance specialized SI9000, gbogbo ohun tí a nílò láti ṣe ni láti ṣàkóso àwọn pàrámítà impedance characteristic:

Ìwọ̀n ìdúróṣinṣin dielectric ti ipele ìdábòbò, ìwọ̀n wáyà W1 àti W2 (trapezoidal), ìwọ̀n wáyà T, àti ìwọ̀n ìdúró ìdábòbò H.

Iwọn ila ti a ṣe apẹrẹ W

A - pipadanu etch (wo tabili loke)

Ìdí tí ó fi jẹ́ pé ìwọ̀n tí kò báradé láàárín òkè àti ìsàlẹ̀ ìlà náà ni pé nígbà tí a bá ń ṣe àwọn PCB, ìbàjẹ́ máa ń ṣẹlẹ̀ láti òkè dé ìsàlẹ̀, èyí sì máa ń yọrí sí ìrísí trapezoidal ti ìlà tí ó ti bàjẹ́.

Ìbáṣepọ̀ kan wà láàárín ìwọ̀n ìlà T àti ìwọ̀n bàbà ti fẹ́lẹ́fẹ́lẹ́ yìí, gẹ́gẹ́ bí a ṣe tẹ̀lé e yìí:

* Nítorí ipa kékeré tí ìwúwo ìbòjú solder ní lórí impedance, a gbà pé ó jẹ́ iye tí ó dúró ṣinṣin ti 0.5mil.

A le ṣaṣeyọri iṣakoso impedance nipa ṣiṣakoso awọn paramita wọnyi. Ti a ba wo PCB isalẹ Anwei gẹgẹbi apẹẹrẹ, a yoo ṣalaye awọn igbesẹ ti iṣakoso impedance ati lilo SI9000:

Ipele keji ni ipele ilẹ, ipele karun ni ipele agbara, ati awọn fẹlẹfẹlẹ to ku ni awọn fẹlẹfẹlẹ ifihan agbara.

Àlàyé: Dielectric láàárín àwọn fẹlẹfẹlẹ àárín jẹ́ FR-4, pẹ̀lú dielectric constant ti 4.2; Àwọn fẹlẹfẹlẹ òkè àti ìsàlẹ̀ jẹ́ àwọn fẹlẹfẹlẹ tí ó ní ìkọ̀kọ̀ tí ó wá sí ìfọwọ́kan taara pẹ̀lú afẹ́fẹ́, àti dielectric constant ti afẹ́fẹ́ jẹ́ 1.

Àwọn apẹ̀ẹrẹ PCB lè lo ìṣètò gígé ti àwọn PCB láti ṣàṣeyọrí ìdarí ìdènà. Nípa gbígbé àwọn ìpele àmì oríṣiríṣi sí àwọn ipò ìpele oríṣiríṣi, a lè ṣàkóso capacitance àti inductance láàárín àwọn ìpele náà dáadáa. Ní gbogbogbòò, ìpele inú náà ń lo àwọn ohun èlò ìdènà gíga, ìpele òde sì ń lo àwọn ohun èlò ìdènà kékeré láti dín ipa ìṣàfihàn àti ìjùmọ̀sọ̀rọ̀ kù.

Àwọn ìlà ìṣíṣẹ́ àmì ìyàtọ̀ lè fúnni ní agbára ìdènà ìdènà tó dára jù àti ewu ìsọ̀rọ̀pọ̀ tó dínkù. Àwọn ìlà ìṣíṣẹ́ àmì ìyàtọ̀ jẹ́ méjì lára ​​àwọn wáyà onípele pẹ̀lú àwọn foliteji òdìkejì ṣùgbọ́n wọ́n ní ìwọ̀n tó dọ́gba, èyí tó lè fúnni ní ìdúróṣinṣin àmì tó dára jù àti agbára ìdènà ìdènà. A sábà máa ń darí ìdènà àwọn ìlà ìṣíṣẹ́ àmì ìyàtọ̀ nípasẹ̀ yíyan àlàfo ìlà, fífẹ̀ àti ilẹ̀.

Àwọn pàrámítà onípele-ẹ̀rọ bíi ìbú ìlà PCB, àlàfo àti ìṣètò ni a lè lò láti ṣàkóso impedance. Fún àwọn ìlà microstrip tí ó wọ́pọ̀, ìbú ìlà tí ó nípọn àti àlàfo tí ó tóbi jù lè dín impedance kù. Fún àwọn ìlà coaxial, àwọn ìbú ìlà inú kékeré àti radii ìlà òde tí ó tóbi jù lè mú impedance pọ̀ sí i. Yíyan onípele-ẹ̀rọ wáyà nílò ìṣelọ́pọ́ ní ìbámu pẹ̀lú àwọn ohun tí impedance kan pàtó nílò àti ìgbóná ìfìhàn.

Ìdúró dielectric ti àwọn ohun èlò PCB tún ní ipa lórí impedance. Yíyan àwọn ohun èlò pẹ̀lú àwọn ànímọ́ dielectric tí ó dúró ṣinṣin jẹ́ apá kan ìṣàkóso impedance. Nínú àwọn ohun èlò ìgbóná gíga àti iyàrá gíga, àwọn ohun èlò tí a sábà máa ń lò ni FR-4 (páálí tí a fi okun gilasi ṣe), PTFE (polytetrafluoroethylene), àti RF (igbohunsafẹfẹ redio) laminates.

Kí a tó ṣe àgbékalẹ̀ PCB, lílo àwọn irinṣẹ́ àgbékalẹ̀ àti àwòrán lè ran àwọn apẹ̀rẹ lọ́wọ́ láti ṣàyẹ̀wò kíákíá àti ní ìbámu pẹ̀lú ìdènà. Àwọn irinṣẹ́ wọ̀nyí lè ṣe àgbékalẹ̀ ìwà àyíká, àdánù ìṣíṣẹ́ àmì àti ìbáṣepọ̀ onímọ́-ẹ̀rọ láti pinnu àwọn pàrámítà àpẹẹrẹ PCB tó dára jùlọ. Àwọn irinṣẹ́ àgbékalẹ̀ tó wọ́pọ̀ pẹ̀lú CST Studio Suite, HyperLynx àti ADS.

Iṣakoso impedance PCB ṣe ipa pataki ninu awọn iyika oni-nọmba ati analog iyara giga. Nipasẹ apẹrẹ ipo-ọna ti o tọ, lilo awọn laini gbigbe ifihan agbara iyatọ, iṣakoso ti geometry waya, yiyan awọn ohun elo PCB ti o yẹ, ati lilo awọn irinṣẹ iṣeṣiro ati apẹrẹ, iṣakoso impedance deede le ṣee ṣe, nitorinaa imudarasi iṣẹ Circuit ati iduroṣinṣin ifihan agbara.