Технология PCB - Моделирование импеданса и расчет полного сопротивления

Расчет полного сопротивления

Ниже приведен пример восьмислойной платы, как показано на рисунке 1, для ознакомления с соответствующим методом расчета импеданса.

Рисунок 1-8 слоев досок

Расчет импеданса микрополоски

1, Поверхностный слой (верхний/нижний слой) относится ко второму слою, модель microstrip1b с односторонним импедансным покрытием, метод расчета одностороннего импеданса 50 Ом, как показано на рисунке 2, и, наконец, получаем одностороннюю линию поверхностного слоя 50 Ом шириной 6 мил.

Рис. 2 - Расчет несимметричного полного сопротивления верхнего/нижнего слоя

2, Выбранный дифференциальный импеданс поверхностного слоя, модель Microstrip1B с покрытием, соединенным по краям, расчет дифференциального импеданса 100 Ом, как показано на рисунке 3, итоговая полученная ширина линии дифференциального сопротивления поверхностного слоя 100 Ом, расстояние между линиями составляет 4,7/8 мил.

Рисунок 3 - Расчет дифференциального импеданса для верхнего/нижнего слоя

3. Расчет импеданса 50 Ом радиочастотного сигнала в верхнем/нижнем слое:

Поскольку радиочастотный сигнал должен иметь достаточно широкую ширину линии, если импеданс остается неизменным, увеличение ширины линии приведет к увеличению расстояния от линии импеданса до опорного уровня, поэтому радиочастотный сигнал 50 Ом должен быть опорным с интервалом, то есть третьим уровнем и моделью импеданса выбран для нанесения покрытия Microstrip2b. Метод расчета импеданса приведен на рис. 4, а ширина линии 50-омного радиочастотного сигнала в верхнем слое составляет 15,7 мил. Ширина линии 50-омного радиочастотного сигнала в поверхностном слое составляет 15,7 мил.

Рисунок 4 - Расчет импеданса поверхностного радиочастотного сигнала 50 Ом

4, Описание параметров расчета импеданса микрополосковой линии:

H1 - это толщина поверхностного слоя по отношению к диэлектрику эталонного слоя, исключая толщину меди эталонного слоя;

C1, C2, C3 - это толщина зеленого масла, обычно толщина зеленого масла составляет около 0,5 мил ~ 1 мил, поэтому рекомендуется сохранить значение по умолчанию, и его толщина не оказывает большого влияния на импеданс;

Толщина T1 обычно равна толщине поверхностного слоя базовой меди плюс толщине покрытия, 1,8 мил на 0,5 унции (толщина базовой меди) + результат нанесения покрытия;

Как правило, W1 - это ширина линии на плате, обусловленная трапециевидной формой обрабатываемой линии, поэтому W2

Расчет полного сопротивления полосковой линии

1, Полосовая линия (слои Art03 и Art06) внутренний несимметричный импеданс с использованием модели Offeset Stripline1B1A, метод расчета импеданса 50 Ом, как показано на рисунке 5, рассчитанная ширина внутренней несимметричной линии 50 Ом составляет 5 мил.

Рисунок 5 - Расчет внутреннего несимметричного сопротивления 50 Ом

2, Полосковая линия (слои Art03 и Art06) дифференциальный импеданс внутреннего слоя с использованием модели полосовой линии 1B1A, связанной по краям, методом расчета дифференциального импеданса в 100 Ом, как показано на рис. 6. Рассчитанный внутренний слой с шагом дифференциальной линии в 100 Ом составляет 4,3/9 мил.

Рисунок 6 - Расчет внутреннего дифференциального сопротивления 100 Ом

3. Описаны параметры расчета полного сопротивления для ленточной линии:

H1 - это толщина сердечника между подводящей проволокой и контрольным слоем, а H2 - толщина полипропилена между подводящей проволокой и контрольным слоем (учитывая ситуацию с полипропиленовым текучим клеем). Как показано на рисунках 7-14 и 7-15, диаграмма расчета импеданса показывает, что, например, в случае ART03, H1 - это толщина диэлектрика между GND02 и ART03, а H2 - это толщина диэлектрика между GND04 и ART03 плюс толщина меди, поэтому значение H2 должно быть рассчитано следующим образом: должно составлять 14 мил+1,2 мил=15,2 мил. H2 - это толщина диэлектрика между GND04 и ART03 плюс толщина меди, поэтому значение H2 должно составлять 14 мил+1,2 мил=15,2 мил;

Когда диэлектрик между Er1 и Er2 различен, можно заполнить соответствующую диэлектрическую проницаемость;

Толщина T1 обычно равна толщине внутреннего слоя меди; когда речь идет о плате HDI, вам нужно обратить внимание на то, покрыт ли внутренний слой металлом или нет, если он покрыт, вам нужно добавить толщину покрытия.

Расчет импеданса компланарного волновода

Приведенный выше пример является общепринятым для расчета импеданса, однако некоторые печатные платы толще и имеют меньшее количество слоев, поэтому невозможно рассчитать конкретные параметры линии импеданса с помощью вышеуказанного метода. На данный момент мы должны рассмотреть модель копланарного волновода, которая представляет собой модель, в которой сигнальная линия опирается на линию заземления, расположенную рядом с ней, для определения полного сопротивления, и, как правило, она чаще используется в двухпанельных приложениях.

1, Однополюсник 50 Ом, выберите копланарные полосы с покрытием модели Ground1B, метод расчета импеданса показан на рис. 7, структура расчета для линии импеданса шириной 14 мил, расстояние от линии импеданса до земли составляет 4 мил, ширина линии заземления составляет 20 мил.

Рисунок 7 - Расчет модели импеданса копланарного волновода сопротивлением 50 Ом

2, дифференциальные 100 Ом, выберите копланарные полосы с покрытием Diff с заземлением 1B, метод расчета импеданса показан на рисунке 8, результаты расчета при ширине дифференциальной линии 100 Ом, межстрочный интервал составляет 6/5 мил, расстояние от дифференциальной линии до линии заземления составляет 7 мил, ширина линии заземления составляет 20 мил.

Рисунок 8. Расчет модели дифференциального импеданса копланарного волновода сопротивлением 100 Ом

3. Параметры расчета импеданса компланарного волновода:

H1 - толщина диэлектрика от линии импеданса до ближайшего опорного слоя;

G1 и G2 - ширина сопутствующего заземления, как правило, чем больше, тем лучше;

D1 - это расстояние между линией полного сопротивления и соответствующим заземлением.

4, Несколько замечаний по расчету импеданса

Ширина линии предпочтительно должна быть широкой, а не тонкой.

Потому что мы знаем, что в этом процессе есть тонкий предел, а для широкого предела нет. Если завод-изготовитель платы настроил импеданс для точной регулировки ширины линии и столкнулся с пределом точности, это будет проблемой: либо новые затраты, либо ослабление контроля импеданса, либо изменение конструкции... Таким образом, при расчете относительной ширины импеданса подразумевается, что целевое сопротивление немного ниже, например, 50 Ом, мы рассчитываем до 49 Ом, можно, насколько это возможно, не рассчитывать до 51 Ом.

Есть общая тенденция.

В нашем проекте может быть несколько целей для контроля импеданса, поэтому давайте выберем большой или маленький, не большой для 100 Ом и не маленький для 90 Ом.

Учитывайте остаточный расход меди и количество клея.

Когда на одной или обеих сторонах полузатвердевшего листа будут нанесены линии травления, клей будет прижат для заполнения промежутков в процессе травления, таким образом, толщина клея между двумя слоями будет уменьшена, чем ниже содержание остаточной меди, тем больше наполнителя, тем меньше остается. Поэтому, если вам нужны два слоя полупрозрачного листа толщиной 5 мил, в зависимости от остаточного содержания меди выберите полупрозрачный лист чуть толще (4). Укажите тип стеклоткани и количество клея.

Заглянув в техническое описание пластины, я узнал, что у разных стеклотканей разное содержание клея в наполовину отвержденном листе или коэффициент узла сердцевинной пластины различен, даже если они примерно одинаковой высоты, разница может составлять 3,5 и 4, эта разница может привести к изменению сопротивления одной линии примерно на 3 Ом. Кроме того, эффект стекловолокна и размер окна из стеклоткани тесно связаны: если у вас скорость 10 Гбит/с или более, а в вашем стеке не указаны данные, то на заводе-изготовителе платы использовались только данные 1080, тогда могут возникнуть проблемы с целостностью сигнала.

Больше общайтесь с производителями печатных плат

Конечно, остаточное содержание меди и количество вытекающего клея иногда рассчитываются неправильно, коэффициент диэлектрической проницаемости нового материала иногда не соответствует номинальному, а у некоторых производителей стеклотканевых плит нет запасного материала и т.д. это приведет к невозможности реализации проекта упаковки или задержке доставки. Когда возникают такие ситуации, лучший способ - это в начале проектирования предоставить производителю печатной платы информацию в соответствии с требованиями проектировщика, в соответствии с его опытом в проектировании стека, после нескольких сообщений и подтверждений, чтобы несколько человек могли получить идеальный стек, чтобы облегчите последующий расчет импеданса и проектирование схемы.