使用阻抗控制来管理PCB信号完整性

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PCB设计阶段要注意阻抗控制,这一点很重要。阻抗控制涉及为PCB上的走线和传输线指定所需的阻抗。这对于高速信号尤其重要,并且可能会受到您的影响。基材,铜线宽度和布线。即使在布置好威廉希尔官方网站 板并选择了材料之后,您仍需要与合同制造商(CM)合作以实现最佳设计。

 

什么是阻抗控制及其重要性?

我确定您从学校记得,阻抗是威廉希尔官方网站 中电阻和电抗的组合。有时,您需要为网络或走线指定该阻抗以保持信号完整性。阻抗控制和匹配对于更快和更长的跟踪运行特别重要。

如果您的网需要进行阻抗控制而不是进行阻抗控制,那会发生什么?传输信号时,您需要终端阻抗与源阻抗和传输阻抗相匹配。这将允许最大量的信号功率发送到线路末端。如果传输或终端阻抗不匹配,则某些信号将被反射回迹线并使输入信号失真。某些通信协议比其他协议可以承受更多的干扰和恶化,因此您需要了解特定信号的规格。

如果走线相对较短或低频,则可能无需担心阻抗控制。“相对较短”的经验法则是,如果信号到达上升线末端花费的时间超过信号上升时间的14,则需要对其进行阻抗控制。在频率方面,如果常规尺寸的威廉希尔官方网站 板的频率超过200 MHz,那么就该开始考虑阻抗匹配了。

什么影响阻抗匹配?

现在我们知道了阻抗控制的重要性,但是如何实际改变走线的阻抗呢?您可以更改两个用于阻抗控制的变量:(1)基板材料和布局,以及(2)铜的宽度和走线。

以前,当我na着水果卷时,我只对草莓味感兴趣。这告诉我材料很重要,PCB设计也没什么不同。各种基板具有影响运行阻抗的不同介电特性。层压板,内芯和预浸料之类的东西以及它们的厚度会改变走线的阻抗。如果您正在设计高速板,则需要仔细研究建议在您的频率范围内使用哪种材料。

最重要的任务是保持基材均匀。这意味着,如果将玻璃纤维与树脂一起使用,则需要确保其紧密编织,以使介电常数在整个区域内保持规则。您还需要关注特定的材料特性例如热膨胀系数(CTE)。当你的PCB升温在操作过程中,您的材料将会扩展。介电层的厚度会直接影响阻抗,而高度的增加可能会使威廉希尔官方网站 板超出规格范围。

阻抗控制最明显的原因是走线本身。通常,走线的宽度会随着电介质厚度的变化而变化,以实现正确的阻抗。然而,重要的不仅仅是铜的数量。跟踪路由的位置也很重要。首先要检查的是,迹线不会跨越相邻层中的任何间隙。基板平面中的间隙表示该区域上介电常数的显着差异,这将干扰阻抗控制。

在信号层的至少一侧,您将需要坚固的电源或接地平面。单端跟踪仍具有返回其原点的返回路径,该路径试图直接在运行下面进行跟踪。实心平面将使该电流环路像差分对一样遵循原始轨迹,并减少其对阻抗的影响。说起差分对,确认它们的走线距离很近并且长度尽可能匹配。

 

阻抗控制制造

设计完理想的PCB之后,您可以完全放心地将其发送到CM,以确保可以实现您的设计意图,对吗?也许。一些厂商会帮你带有阻抗控制,但前提是您提供了正确的信息。您仍然需要注意材料以确保一切都在内部公差。

许多制造商允许您执行以下两项操作之一:指定介电材料,厚度和铜宽度,或指定所需的阻抗。如果您想自己进行所有计算,我相信您的CM不会抱怨。只要确保您做对了。否则,您可以让您的CM知道您想要的阻抗,它们会改变基板和走线,从而达到您的要求。只需确保在进行更改后再次检查即可,以确保没有其他影响。

在指定材料时,请记住,有些东西是标准尺寸的,所有输入都具有自己的公差。例如,FR4的介电常数在单批中会发生很大变化。如果您需要更可靠的产品,则应考虑使用更高的高速特定材料。更改某些层或材料的厚度比其他层或材料更容易。在开始设计无法构建的内容之前,请务必检查与CM的通信并了解其优势和局限性。

无论您要处理美味的果味小吃还是威廉希尔官方网站 板,完整性都至关重要。长或高速走线的阻抗控制将确保您的信号完整无缺,失真最小。您可以旋转以实现此目的的两个主要旋钮是电介质材料和厚度,以及铜线宽度和布线。当涉及基材时,您的主要目标是使它们尽可能均匀。对于走线,请确保至少在侧面通过实心平面布线,避免出现间隙,并使差分对的长度保持相似。

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