पीसीबी प्रतिबाधा को कैसे नियंत्रित करता है?

जैसे-जैसे पीसीबी सिग्नल स्विचिंग गति में वृद्धि जारी है, आज के पीसीबी प्लानर्स को पीसीबी के निशान के प्रतिबाधा को समझने और हेरफेर करने की आवश्यकता है। छोटे सिग्नल ट्रांसमिशन समय और आधुनिक डिजिटल सर्किट की उच्च घड़ी दरों के अनुरूप, पीसीबी के निशान अब सरल कनेक्शन नहीं हैं, लेकिन ट्रांसमिशन लाइनें हैं।

व्यवहार में, ट्रेस प्रतिबाधा में हेरफेर करना वांछनीय है जब डिजिटल बढ़त की गति 1 एनएम से ऊपर हो या जब नकली आवृत्ति 300 मेगाहर्ट्ज से अधिक हो। एक पीसीबी ट्रेस के प्रमुख मापदंडों में से एक इसकी विशेषता प्रतिबाधा (यानी, सिग्नल ट्रांसमिशन लाइन के साथ लहर यात्रा के रूप में वोल्टेज के वर्तमान का अनुपात) है। मुद्रित सर्किट बोर्ड पर कंडक्टर की विशेषता प्रतिबाधा बोर्ड लेआउट का एक महत्वपूर्ण संकेतक है। विशेष रूप से उच्च आवृत्ति सर्किट के पीसीबी नियोजन में, यह विचार करना आवश्यक है कि क्या कंडक्टर की विशेषता प्रतिबाधा और उपकरण या सिग्नल द्वारा आवश्यक विशेषता प्रतिबाधा आम है और मेल खाते हैं। । इसमें दो अवधारणाएँ शामिल हैं: प्रतिबाधा स्टीयरिंग और प्रतिबाधा मिलान। यह लेख प्रतिबाधा संचालन और स्टैक नियोजन के मुद्दों की ओर इशारा करता है।

प्रतिबाधा नियंत्रण

प्रतिबाधा नियंत्रण (eImpedance Controling), सर्किट बोर्ड में कंडक्टरों में प्रेषित विभिन्न संकेत हैं। ट्रांसमिशन दर में सुधार करने के लिए आवृत्ति में सुधार करना आवश्यक है। यदि लाइन स्वयं खोदी गई है, तो टुकड़े टुकड़े में मोटाई, तार की चौड़ाई और अन्य विभिन्न तत्व, प्रतिबाधा बदलने के लायक है और संकेत विकृत है। इसलिए, उच्च गति सर्किट बोर्ड पर कंडक्टर, इसके प्रतिबाधा मूल्य को एक निश्चित सीमा के भीतर नियंत्रित किया जाना चाहिए, जिसे "प्रतिबाधा नियंत्रण" कहा जाता है।

पीसीबी ट्रेस के प्रतिबाधा की पुष्टि इसके प्रेरक और कैपेसिटिव इंडक्शन, प्रतिरोध और चालन द्वारा की जाएगी। पीसीबी ट्रेस के प्रतिबाधा को प्रभावित करने वाले मुख्य कारक हैं: तांबे के तार की चौड़ाई, तांबे के तार की मोटाई, ढांकता हुआ का ढांकता हुआ, ढांकता हुआ की मोटाई, पैड की मोटाई, जमीन का रास्ता तार, और निशान के चारों ओर निशान। पीसीबी प्रतिबाधा 25 से 120 ओम तक होती है।

व्यवहार में, पीसीबी ट्रांसमिशन लाइनों में आमतौर पर एक वायर ट्रेस, एक या अधिक संदर्भ परतें, और इन्सुलेट सामग्री होती है। निशान और स्लैब स्टीयरिंग प्रतिबाधा बनाते हैं। पीसीबी अक्सर बहुस्तरीय होंगे और स्टीयरिंग प्रतिबाधा को विभिन्न तरीकों से बनाया जा सकता है। हालांकि, उपयोग की गई विधि की परवाह किए बिना, प्रतिबाधा मूल्य इसकी भौतिक संरचना और इन्सुलेट सामग्री के विद्युत गुणों द्वारा निर्धारित किया जाएगा:

सिग्नल ट्रेस चौड़ाई और मोटाई

ट्रेस के दोनों ओर कोर या पूर्वनिर्मित सामग्री की ऊँचाई

ट्रेस और बोर्ड कॉन्फ़िगरेशन

कोर और प्रीफिल्ड सामग्री का इन्सुलेशन निरंतर

पीसीबी ट्रांसमिशन लाइनों के दो मुख्य रूप हैं: माइक्रोस्ट्रिप और स्ट्रिपलाइन।

microstrip:

माइक्रोस्ट्रिप लाइन एक स्ट्रिप कंडक्टर है, जो एक तरफ एक रेफरेंस प्लेन के साथ एक ट्रांसमिशन लाइन को संदर्भित करता है, और शीर्ष और पक्षों को हवा में उजागर किया जाता है (एक कोटिंग परत के साथ लेपित), जिसे इन्सुलेशन की सतह पर रखा जाता है पावर या ग्राउंड प्लेन के लिए लगातार एर सर्किट बोर्ड को संदर्भित किया जाता है। जैसा की नीचे दिखाया गया:

नोट: पीसीबी निर्माण की प्रथा में, बोर्ड कारखाना आमतौर पर पीसीबी बोर्ड की सतह पर हरे तेल की एक परत लागू करता है। इसलिए, व्यावहारिक प्रतिबाधा गणना में, सतह माइक्रोस्ट्रिप रेखा को आमतौर पर निम्नलिखित आकृति में दिखाए गए मॉडल का उपयोग करके गणना की जाती है:

stripline:

स्ट्रिप लाइन एक स्ट्रिप कंडक्टर है जिसे दो संदर्भ विमानों के बीच रखा गया है, जैसा कि निम्नलिखित आंकड़े में दिखाया गया है, एच 1 और एच 2 द्वारा दर्शाए गए डाइलेक्ट्रिक्स के ढांकता हुआ स्थिरांक अलग-अलग हो सकते हैं।

उपरोक्त दो उदाहरण केवल माइक्रोस्ट्रिप लाइनों और स्ट्रिप लाइनों का एक विशिष्ट उदाहरण हैं। माइक्रोस्ट्रिप लाइनें और स्ट्रिप लाइन कई तरह की होती हैं, जैसे कि लेमिनेटेड माइक्रोस्ट्रिप लाइनें, जो एक विशिष्ट पीसीबी के लैमिनेटेड स्ट्रक्चर से संबंधित होती हैं।

विशेषता प्रतिबाधा के बराबर की गणना के लिए गणितीय गणना आमतौर पर क्षेत्र समाधान विधि पर आधारित होती है, जिसमें अंतराल तत्व का विश्लेषण शामिल होता है। इसलिए, विशेष प्रतिबाधा लेखा सॉफ्टवेयर SI9000 का उपयोग करते हुए, हमें जो करने की आवश्यकता है वह विशेषता प्रतिबाधा मापदंडों में हेरफेर करना है:

इन्सुलेटिंग परत का ढांकता हुआ निरंतर ईआर, ट्रेस चौड़ाई W1, W2 (ट्रेपेज़ोइडल), ट्रेस मोटाई टी, और इन्सुलेट परत की मोटाई एच।

W1, W2 का विवरण:

लाल बॉक्स में मूल्य की गणना करना आवश्यक है। अन्य स्थितियों सादृश्य।

निम्नलिखित प्रतिबाधा नियंत्रण की आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए SI9000 लेखांकन का उपयोग करता है:

पहले DDR डेटा लाइन के एकल-समाप्त प्रतिबाधा नियंत्रण की गणना करें:

शीर्ष परत: तांबे की मोटाई 0.5OZ है, ट्रेस चौड़ाई 5 MIL है, संदर्भ विमान से रिक्ति 3.8 MIL है, और ढांकता हुआ निरंतर 4.2 है। मॉडल चुनें, मापदंडों को प्रतिस्थापित करें, और दोषरहित गणना का चयन करें, जैसा कि दिखाया गया है:

कोटिंग कोटिंग इंगित करता है। यदि कोई कोटिंग नहीं है, तो 0 के साथ मोटाई में भरें, और ढांकता हुआ निरंतर 1 (वायु) से भरा है।

सब्सट्रेट इंगित करता है कि सब्सट्रेट परत, अर्थात्, ढांकता हुआ परत, आमतौर पर FR-4 से चुना जाता है, और मोटाई की गणना प्रतिबाधा गणना सॉफ्टवेयर द्वारा की जाती है, और ढांकता हुआ निरंतर 4.2 (जब आवृत्ति 1 गीगाहर्ट्ज से कम है)।

तांबे की मोटी मोटाई सेट करने के लिए वज़न (ओज़) आइटम पर क्लिक करें। तांबे की मोटाई ट्रेस की मोटाई निर्धारित करती है।

9. इन्सुलेशन के लिए Prepreg / Core की अवधारणा:

पीपी (प्रीपरग) एक प्रकार की ढांकता हुआ सामग्री है, जो ग्लास फाइबर और एपॉक्सी राल से बना है। कोर भी एक पीपी प्रकार का माध्यम है, लेकिन उसके दो पक्ष तांबे की पन्नी के साथ कवर किए गए हैं, लेकिन पीपी नहीं है। मल्टी-लेयर बोर्ड बनाते समय, CORE और C आम तौर पर PP सहयोग करते हैं, CORE और CORE पीपी के साथ बंधे होते हैं।

10. पीसीबी स्टैकिंग योजना में सावधानियां:

(1), वॉरपेज समस्या

PCB का लेमिनेशन प्लानिंग सममित होना चाहिए, अर्थात ढांकता हुआ परत मोटाई और प्रत्येक परत की तांबे चढ़ाना मोटाई सममित होती है। जब छह-परत बोर्ड का उपयोग किया जाता है, तो TOP-GND और BOTTOM-POWER की ढांकता हुआ मोटाई और तांबे की मोटाई, L3-POWER की मोटाई और तांबे की मोटाई के साथ GND-L2 कॉमन होती है। इससे लेमिनेशन के समय वॉरपेज नहीं होता है।

(2) सिग्नल की परत को पास के संदर्भ विमान से कसकर जोड़ा जाना चाहिए (यानी, सिग्नल परत और पास की तांबे की परत के बीच के माध्यम की मोटाई छोटी होनी चाहिए); बिजली की आपूर्ति तांबा और जमीन तांबा कसकर युग्मित होना चाहिए।

(3) बहुत तेज़ गति की स्थिति में, सिग्नल परत को अवरुद्ध करने के लिए अतिरिक्त गठन में भाग लेना संभव है, लेकिन कई बिजली परतों को अवरुद्ध करने की अनुशंसा नहीं की जाती है, जिससे अनावश्यक शोर हस्तक्षेप हो सकता है।

(4) विशिष्ट स्टैक लेआउट परत वितरण निम्न तालिका में दिखाया गया है:

(5), परतों के लेआउट के लिए सामान्य दिशानिर्देश:

घटक सतह (दूसरी परत) के नीचे जमीन विमान है, उपकरण की परिरक्षण परत की आपूर्ति और शीर्ष परत तारों के लिए संदर्भ विमान की आपूर्ति;

सभी संकेत परतें जमीन के समीप हो सकती हैं;

सीधे बगल से दो सिग्नल परतों को रोकने की कोशिश करें;

मुख्य शक्ति स्रोत इसके अनुरूप हो सकता है;

टुकड़े टुकड़े में संरचना की समरूपता पर विचार करें।

मदर बोर्ड के लेयर लेआउट के संबंध में, मौजूदा मदरबोर्ड समानांतर लंबे अंतराल के तारों को नियंत्रित करना मुश्किल है, और बोर्ड ऑपरेटिंग आवृत्ति 50 मेगाहर्ट्ज से ऊपर है।

(50MHZ से नीचे की स्थितियों के लिए, उपयुक्त छूट का संदर्भ दें), अनुशंसित लेआउट दिशानिर्देश:

घटक की सतह और वेल्डिंग सतह पूरी तरह से जमीन के विमान (ढाल) हैं;

कोई आसन्न समानांतर तारों की परतें नहीं;

सभी संकेत परतें जमीन के समीप हो सकती हैं;

मुख्य संकेत स्ट्रैटम के निकट है, विभाजन के पार नहीं