Технология PCB - Способ контроля характеристического импеданса печатной платы

Определение линии передачи сигнала

(1) Согласно принципу действия электромагнитных волн, чем короче длина волны (λ), тем выше частота (f). Произведение этих двух величин равно скорости света. То есть, C = λ. F = 3 × 1010 см/с.

(2) Хотя частота передачи сигнала любого компонента очень высока, передача по проводам печатной платы снижает первоначальную высокую частоту передачи или время задержки.

Следовательно, чем короче длина провода, тем лучше.

(3) Желательно увеличить плотность проводки на печатной плате или уменьшить диаметр провода.Однако при увеличении частоты компонента или сокращении периода импульса длина подводящего провода приближается к определенному диапазону длины волны сигнала (скорости). В этот момент, когда компонент передается по проводу печатной платы, происходит значительное "искажение’.

(4) в пункте 3.4.4 стандарта ipc-2141 указано, что при передаче сигнала по подводящему проводу, если длина подводящего провода близка к 1/7 длины волны сигнала, то подводящий провод считается линией передачи сигнала.

(5) Например:

Если частота передачи сигнала (f) компонента составляет 10 МГц, а длина провода на печатной плате составляет 50 см, следует ли учитывать регулирование характеристического сопротивления?

Решение: C = λ. f = 3 × 1010 см/с

λ = C/f = (3 × 1010 см/с)/(1 × 107 /с) = 3000 см

Длина линии/длина волны сигнала = 50/3000 = 1/60

Поскольку: 1 / 60 ‘1 / 7’,этот проводник является обычным, поэтому нет необходимости учитывать характеристический импеданс.

В теории электромагнитных волн формула Максвелла гласит, что скорость распространения синусоидального сигнала в диэлектрике, vs, пропорциональна скорости света, C, и обратно пропорциональна диэлектрической проницаемости среды переноса.

VS = C/√er

Когда εr = 1, сигнал распространяется со скоростью света, т.е. 3×1010 см/с.Сигнал распространяется со скоростью света, когда er = 1, т.е.3×1010 см/с.

PCB Characteristic Impedance

2.Скорость передачи и диэлектрическая проницаемость

Скорость передачи сигнала для различных пластин на частоте 30 МГц

Диэлектрическая проницаемость диэлектрического материала TG (°C) Скорость передачи сигнала (М/мкс)

Вакуум / 1,0 300,00

Политетрафторэтилен / 2.202.26

Простой термореактивный полипропилен 210 2.5189.74

Цианатная смола 225 3.0 173.21

Политетрафторэтиленовая смола + стеклоткань / 2.6186.25

Цианатэфирная смола +стеклоткань 225 3.7155.96

Полиимид+стеклоткань 230 4,5141,42

Кварц / 3,9 151,98

Стеклоткань из эпоксидной смолы 130±54,7138,38

Алюминий / 9,0 - 100,00

Из приведенной выше таблицы видно, что с увеличением диэлектрической проницаемости (eR) скорость передачи сигнала через диэлектрический материал уменьшается.Для получения более высокой скорости передачи сигнала требуются высокие значения характеристического сопротивления. Для получения высокого характеристического сопротивления необходимо выбирать материалы с низкой диэлектрической проницаемостью (εr), а диэлектрическая проницаемость (εr) тефлона должна быть очень высокой.

Плата FR-4 изготовлена из эпоксидной смолы и стеклоткани класса E, а ее диэлектрическая проницаемость (Εr) равна 4,7. Скорость передачи сигнала составляет 138 м/мкс.Диэлектрическую проницаемость (εr) можно легко изменить, изменив соотношение смол.