PCB 임피던스 제어

처럼PCB 신호 스위칭 속도가 계속 증가함에 따라 오늘날의 PCB 설계자는 PCB 트레이스의 임피던스를 이해하고 제어해야 합니다. 최신 디지털 회로의 짧은 신호 시간과 높은 클럭 속도로 인해 PCB 트레이스는 더 이상 단순한 연결이 아니라 전송 라인입니다.

실제로 1ns 이상의 디지털 한계 속도나 300Mhz 이상의 아날로그 주파수에서는 트레이스 임피던스를 제어하는 ​​것이 필요합니다. PCB 트레이스의 주요 매개변수 중 하나는 특성 임피던스(즉, 신호 전송 라인을 따라 이동할 때 파동의 전류에 대한 전압의 비율)입니다. 인쇄 회로 기판 도체의 특성 임피던스는 특히 회로 기판 설계의 중요한 지표입니다.PCB 설계고주파 회로의 경우, 도체의 특성 임피던스와 장치 또는 신호가 요구하는 특성 임피던스가 일치하는지 여부를 고려해야 합니다. 여기에는 임피던스 제어와 임피던스 매칭이라는 두 가지 개념이 포함됩니다. 이 기사에서는 임피던스 제어 및 적층 설계 문제에 중점을 둡니다.

임피던스 제어, 회로 기판의 도체는 전송 속도를 향상시키기 위해 다양한 신호 전송을 가지며 주파수, 라인 자체(에칭으로 인해 적층된 층의 두께, 도체의 폭)를 개선해야 합니다. 및 기타 다른 요인으로 인해 임피던스가 변화할 가치가 있게 되어 신호가 왜곡됩니다. 따라서 고속 회로 기판의 도체와 그 임피던스 값은 "임피던스 제어"라고 불리는 특정 범위 내에서 제어되어야 합니다.

PCB 트레이스의 임피던스는 유도성 및 용량성 인덕턴스, 저항 및 전도성에 따라 결정됩니다. PCB 트레이스의 임피던스에 영향을 미치는 요소는 구리선 너비, 구리선 두께, 유전체의 유전 상수, 유전체 두께, 패드 두께, 접지선 경로, 트레이스 주변 트레이스 등입니다. PCB 임피던스 25~120Ω 범위입니다.

실제로 1ns 이상의 디지털 한계 속도나 300Mhz 이상의 아날로그 주파수에서는 트레이스 임피던스를 제어하는 ​​것이 필요합니다. PCB 트레이스의 주요 매개변수 중 하나는 특성 임피던스(즉, 신호 전송 라인을 따라 이동할 때 파동의 전류에 대한 전압의 비율)입니다. 인쇄 회로 기판 도체의 특성 임피던스는 회로 기판 설계의 중요한 지표이며, 특히 고주파 회로의 PCB 설계에서는 특성 임피던스에 필요한 도체 및 장치 또는 신호의 특성 임피던스를 고려해야 합니다. 일치하는지 여부는 동일합니다. 여기에는 임피던스 제어와 임피던스 매칭이라는 두 가지 개념이 포함됩니다. 이 기사에서는 임피던스 제어 및 적층 설계 문제에 중점을 둡니다.

임피던스 제어, 회로 기판의 도체는 전송 속도를 향상시키기 위해 다양한 신호 전송을 가지며 주파수, 라인 자체(에칭으로 인해 적층된 층의 두께, 도체의 폭)를 개선해야 합니다. 및 기타 다른 요인으로 인해 임피던스가 변화할 가치가 있게 되어 신호가 왜곡됩니다. 따라서 고속 회로 기판의 도체와 그 임피던스 값은 "임피던스 제어"라고 불리는 특정 범위 내에서 제어되어야 합니다.

PCB 트레이스의 임피던스는 유도성 및 용량성 인덕턴스, 저항 및 전도성에 따라 결정됩니다. PCB 트레이스의 임피던스에 영향을 미치는 요소는 구리선 너비, 구리선 두께, 유전체의 유전 상수, 유전체 두께, 패드 두께, 접지선 경로, 트레이스 주변 트레이스 등입니다. PCB 임피던스 25~120Ω 범위입니다. 실제로 PCB 전송 라인은 일반적으로 와이어 트레이스, 하나 이상의 기준 레이어 및 절연 재료로 구성됩니다. 트레이스와 레이어는 제어 임피던스를 형성합니다. PCB는 다층으로 구성되는 경우가 많으며 제어 임피던스는 다양한 방식으로 구성될 수 있습니다. 그러나 어떤 방법을 사용하든 임피던스 값은 물리적 구조와 절연 재료의 전자 특성에 따라 결정됩니다.

       신호 트레이스의 너비와 두께.

       트레이스 양쪽의 코어 또는 사전 충전된 재료의 높이.

       트레이스 및 보드 레이어의 구성

       코어 및 사전 충전된 재료의 절연 상수.

       PCB 전송 라인에는 Microstrip과 Stripline의 두 가지 주요 형태가 있습니다.

       마이크로스트립:

       마이크로스트립(Microstrip)은 전원 또는 접지면을 기준으로 하는 절연 상수 Er 보드의 표면 위에 상단과 측면이 공기에 노출(또는 코팅)되어 있고 한쪽에만 기준면이 있는 전송선을 의미하는 리본 와이어입니다.

       참고: 실제로는PCB 제조, 보드 제조업체는 일반적으로 PCB 표면을 녹색 오일 층으로 코팅하므로 실제 임피던스 계산에서는 일반적으로 표면 마이크로스트립 라인에 아래 표시된 모델이 사용됩니다.

       스트립라인:

       스트립라인은 아래 그림과 같이 두 기준면 사이에 배치된 와이어 스트립이며, H1과 H2로 표시되는 유전체의 유전 상수는 다를 수 있습니다.

       위의 두 가지 예는 마이크로스트립 라인과 스트립라인의 전형적인 시연일 뿐이며 적층형 마이크로스트립 라인 등과 같은 다양한 종류의 특정 마이크로스트립 라인과 스트립라인이 있으며 모두 특정 PCB의 적층 구조와 관련되어 있습니다.

       특성 임피던스를 계산하는 데 사용되는 방정식에는 종종 경계 요소 분석을 포함한 필드 해석 방법을 사용하는 복잡한 수학적 계산이 필요하므로 특수 임피던스 계산 소프트웨어 SI9000을 사용하여 특성 임피던스의 매개변수를 제어하기만 하면 됩니다.

       절연층의 유전상수 Er, 정렬의 폭 W1, W2(사다리꼴), 정렬의 두께 T 및 절연층의 두께 H.