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如何在印刷电路板上指定阻抗。

控制阻抗(电阻)几乎是当今技术所赋予的。总有一天,我们会在一个普通的物体上增加一个无线选项,并称之为物联网。第二天,我们只是在处理代码方面跟上竞争对手。随着时间的推移,趋势是越来越多的连接落入阻抗控制的范围。

控制阻抗主要有两个支路,单端传输线是主干伟德1946娱乐城而差分对则是数字电路的重头戏。我们从单线开始,说它们实际上有一个起点和一个终点。信号在传输线上单向发送,电路在相邻的地平面上完成。

图1所示。混合信号板总是一个延伸,各种功能争夺有限的空间。

影响阻抗的主要因素是走线的宽度与作为参考的走线和接地面之间的介电材料的厚度有关。什么是引用?它通常是一个零伏特的金属平面——“接地”,但也可以有自己的几伏特,相对于线路本身发生的情况,要么是正的,要么是负的。

一个基本的经验法则是,走线的宽度大约等于介电材料的厚度,以达到A50欧姆线路阻抗。确切的数字将是定义最佳走线宽度的许多因素的乘积。

“使用FR4的良好设计实践通常会奏效。”

铜的厚度和材料的介电常数(dk或e sub r)是决定轨迹几何形状的两个主要因素。外来材料以其热稳定性,对dk的严格控制和低损耗切线而闻名。这些属性是有代价的。陶瓷材料通常用于高频和非常高速的应用。具有FR4的良好设计实践通常都会奏效。

在走线上方的额外PCB层会产生影响,因为它需要在带状线和微带几何之间进行转换。总的来说,内层的线路通常较薄,但你不得不在内层传输线的上下一层提供连续的接地面。

在某种程度上,焊罩的存在会影响外层的布线。任何种类的涂层或大型黑色金属物体都会影响模拟信号。最终的线宽和结构将根据这些因素进行调整。

让我们在现实世界中得到数字微分对。

转到数字逻辑方面,我们最喜欢的计算1和0的方法是计算两条匹配线之间的差值,而不是试图读取受瞬时电压尖峰噪声影响的单线。

图2。图源:Maxfield EEWeb -标注的尺寸为数字波形的传播创造了空间。金属之间的物质是介质,它的性质决定了其余的数值。

这就是微分对的不同之处。如果传输线足够长,可能会出现太多错误,并且您会丢弃数据包,然后是校验和字节,这些字节加起来与实际接收的字节数不一致。不管那些指令是什么,都必须重复。用户得到了沙漏,沙漏,或者,但愿不会,视频停滞!

一根好的麦克风线应该有三重连接,这样它就不会从交流电场中吸收太多的噪音,交流电场会在任何地方流动。我的吉他发出更强的信号,所以两线线没问题。这就是数据传输的两种基本方法。

这也体现在PCB上。第二条线,连同地,形成一个平衡电路。我们可以使用低电压,在相当的距离上传输良好的数据。常见的方法是使用边缘耦合线。它们是并排排列的,它们之间的距离是一个主要的变量。松耦合线以它们之间的间距比走线宽而著称。相反,紧耦合差分对具有小于走线宽度的气隙。

图3。堆叠走线需要严格的层对层注册要求。在100微米的轨迹上缺失25微米会导致25%的偏差

那么,让我们结束这个。在为您的目的确定最佳几何形状后,它成为制造供应商的工作,以实现这一点。他们有材料和设备,希望与你的目标一致。否则,继续购物吧。给PCB房子的数据可以采取两种形式之一。

方法一:提供一个目标,让供应商提出一个计划

首先,也是最常见的是在制造图上有一组指令或表,用于描述所使用的每种阻抗类型逐层分解的走线的目标阻抗。在适用的情况下给出线宽和间距,以及根据其特定材料和工艺计算阻抗的参考层。

注释/表格通常反映了嵌入的内容以PCB设计软件为设计规则.通常在约束条件中指定的任何受控阻抗层上对每种类型都有一个呼出,只是为了填补空白。

电路板可能会或可能不会在每个可用层上使用每种类型的痕迹。如果你划掉那些没有被使用的设计规则子集,这将是一个他们在结题时不必问的问题。如果您的流程使用标准阻抗模板,则通过模糊没有发挥作用的内容来定位他们需要的信息。

方法二:提供一套不动摇的条件

另一种方式似乎更专制,因为它通过斜杠表和列出其他必要的标准来确定确切的材料类型。然后,在阻抗控制上没有谈判,只有在获得符合规格的材料的时间表和价格上。

这种模式为我们在某个无晶圆厂芯片制造商提供了很好的服务,我们无法确定每种类型的材料都适合骁龙芯片的需求。当一个PC板被发送出去制造,可能有一些来回与供应商,他们想要减少铜的数量在通过或以某种方式削减几个角落。

我们有数据!有完全正确的数量的过孔和铜的宽度,以完成工作的设计。足够多的话,芯片组就会变大。这个界限是由市场决定的。我们的工作就是让它发挥作用。因此,我们需要数据的可靠表示,而不是将其用作起点。“或同等”这个词是严格执行的。

虽然仍然有很多供应商,但保持选择的开放性是一个好主意。如果您与供应商有良好的关系,他们将能够生成满足您需求的拟议堆栈。该信息届时将适用于该供应商。在这个行业里,没有什么是可以保证的。无论你是按照他们的规范进行设计,还是一如既往地使用相同的规则,这都是你的事。

作者简介

John Burkhert Jr是一名职业PCB设计师,在军事,电信,消费硬件和最近的汽车行业经验丰富。最初,一个射频专家——被迫时不时地翻转比特,以满足高速数字设计的需要。当他不写或执行PCB布局时,约翰喜欢玩贝斯和赛车。你可以在领英上找到约翰。

约翰·伯克特的个人资料照片