Impedanzverhalten in Leiterplatten
In den Leiterbahnen der Leiterplatte finden verschiedene Signalübertragungen statt. Wenn die Übertragungsrate steigt, muss die Frequenz steigen. Wenn die Leitungen selbst aufgrund von Ätzung, Stapeldicke, Drahtbreite und anderen Faktoren variieren, lohnt es sich, die Impedanz zu ändern, und das Signal wird verzerrt. Daher sollte der Impedanzwert der Leiter auf der Hochgeschwindigkeits-Leiterplatte innerhalb eines bestimmten Bereichs gesteuert werden, was als "Impedanzsteuerung" bezeichnet wird. Die Hauptfaktoren, die die Impedanz der Leiterplatte beeinflussen, sind die Breite des Kupferdrahts, die Dicke des Kupferdrahts, die Dielektrizitätskonstante des Mediums, die Dicke des Mediums, die Dicke des Pads, der Pfad und die Wicklung von das Massekabel. Daher ist es beim Entwerfen einer PCB-Leiterplatte erforderlich, die Impedanz der Schaltung auf der Leiterplatte zu steuern, um elektromagnetische Interferenzen und Probleme mit der Signalintegrität wie Signalreflexion so weit wie möglich zu vermeiden und die Stabilität der zu gewährleisten tatsächliche Verwendung der Leiterplatte.
1. Eigenschaften der Leiterplatten-Impedanzplatine:
Gemäß der Theorie der Signalübertragung ist das Signal eine Funktion von Zeit- und Entfernungsvariablen, sodass sich das Signal an jedem Teil der Verbindung ändern kann. Daher wird die Wechselstromimpedanz der Übertragungsleitung, d. h. das Verhältnis der Spannungsänderung zur Stromänderung, als die charakteristische Impedanz der Übertragungsleitung bestimmt: Die charakteristische Impedanz der Übertragungsleitung bezieht sich nur auf die Eigenschaften der Signalverbindung selbst. In einer realen Schaltung ist der Widerstandswert des Leiters selbst kleiner als die verteilte Impedanz des Systems, insbesondere bei Hochfrequenz-Leiterplatten. Die charakteristische Impedanz hängt hauptsächlich von der verteilten Impedanz ab, die durch die verteilte Einheitskapazität und die verteilte Einheitsinduktivität der Verbindung verursacht wird.
Zweitens die Impedanzkontrolle der Platine:
Die charakteristische Impedanz der Leiter auf der Leiterplatte ist ein wichtiger Indikator für das Schaltungsdesign. Gerade beim Leiterplatten-Design von Hochfrequenz-Leiterplatten muss beachtet werden, ob der Wellenwiderstand des Leiters mit dem Wellenwiderstand des Geräts oder Signals übereinstimmt und angepasst ist. Daher müssen beim Zuverlässigkeitsdesign des PCB-Leiterplattendesigns zwei Konzepte beachtet werden.
10-Layer 1-Stage Immersion Gold 2U plus vergoldete 32U hohe TGHDI-Leiterplatte
Drittens die Impedanzanpassung der Leiterplatte:
Wenn auf einer Leiterplatte ein Signal übertragen wird, hofft man, dass es reibungslos mit minimalem Energieverlust von der Stromquelle zum Empfänger übertragen werden kann und dass das Empfängerende es vollständig ohne Reflexionen aufnimmt. Um diese Übertragung zu erreichen, muss die Impedanz in der Leitung gleich der Impedanz im Sender sein, bevor dies als "Impedanzanpassung" bezeichnet wird. Die Impedanzanpassung ist eines der Schlüsselelemente beim Entwurf von Hochgeschwindigkeits-Leiterplattenschaltungen. Es besteht ein absoluter Zusammenhang zwischen Impedanz und Routing-Modus.
Beispielsweise beeinflussen das Gehen auf der Oberflächenschicht (Microstrip) oder der Innenschicht (Stripline / Double Stripline), der Abstand von der Referenzleistungsschicht oder -schicht, die Leitungsbreite, das Leiterplattenmaterial usw. den charakteristischen Impedanzwert der Leitung . Das heißt, der Impedanzwert kann erst nach der Verdrahtung bestimmt werden. Gleichzeitig unterscheidet sich auch der Wellenwiderstand, der von verschiedenen Leiterplattenherstellern erzeugt wird, geringfügig. Herkömmliche Simulationssoftware kann aufgrund von Beschränkungen des Schaltungsmodells oder der verwendeten mathematischen Algorithmen einige diskontinuierliche Impedanzführungen nicht berücksichtigen. An diesem Punkt können nur wenige Widerstände, wie z. B. Reihenwiderstände, im Schaltplan belassen werden, um die Auswirkungen der unstetigen Impedanz abzuschwächen. Die wirkliche Lösung für dieses Problem besteht darin, Impedanzsprünge beim Routing zu vermeiden.
Viertens die Berechnung der Impedanz der Leiterplatte:
The proportional relationship between the rise time of a signal and the time it takes to send the signal to the receiver determines whether a signal connection is considered a transmission line. The specific proportional relationship can be explained by the following formula: If the length of the wires on the PCB impedance board is greater than l/b, the wires between the signals can be regarded as transmission lines. From the formula for calculating the equivalent impedance of the signal, the impedance of the transmission line can be expressed by the following formula: wL>R ist bei hohen Frequenzen (zehn bis hundert Megahertz) erfüllt. (Natürlich muss diese Beziehung im Signalfrequenzbereich von mehr als 109 Hz unter Berücksichtigung des Skin-Effekts des Signals sorgfältig untersucht werden. Für eine gegebene Übertragungsleitung ist die charakteristische Impedanz eine Konstante. Das Phänomen der Signalreflexion wird durch das Ansteuerende und die Signalübertragungsleitung verursacht Es wird durch die Inkonsistenz zwischen der charakteristischen Impedanz des Signals und der Impedanz des Empfangsendes verursacht Für CMOS-Schaltungen ist die Ausgangsimpedanz des Signalansteuerendes relativ klein, das heißt mehrere zehn Euro Die Eingangsimpedanz des Empfängers ist relativ groß.