고속 디지털 PCB 설계에서 임피던스 제어를 위한 9가지 팁

임피던스 제어의 기본 요소 이해

PCB의 연결 와이어는 하나 이상의 기능을 수행합니다. 전류 흐름 외에도 신호 전송 라인에도 일부가 있습니다. 다기능은 작은 크기에서 출력을 극대화하고 디지털화하는 데 도움이 됩니다.

PCB에서 신호 전송의 반사를 방지하는 것이 중요합니다. 임피던스 제어, 정렬 및 임피던스 매칭은 회로의 전송 손실을 줄일 수 있습니다. 임피던스는 AC 회로의 특성입니다. AC의 흐름에 제공되는 저항 병렬 루프 및 전원 평면입니다.

다양한 이유가 PCB 설계의 특성 임피던스에 영향을 미칠 수 있습니다. 많은 오류가 잘못된 전송 라인에서 발생합니다.

특성 임피던스는 다른 원인으로 인해 달라질 수도 있습니다. 가능한 요인은 다음과 같습니다.

1. 회로 트레이스 두께.

2. 회로 트레이스 유전 값 주위에 프리프레그.

3. 절연체 두께도 한몫합니다.

적합한 유전체 선택

유전율 특성 임피던스에 큰 영향을 줄 수 있습니다. PCB 설계의 제어된 임피던스 양을 계산하는 것이 필요합니다. 특성 임피던스는 유전체의 폭에 비례합니다. 절연 유전체의 너비가 클수록 임피던스 값이 높아집니다.

제조업체는 절연 목적으로 PCB 회로에 유전체를 사용합니다. 기판 보드의 성분 - 많은 구성 재료 중에서 선택하십시오. 인기있는 것들은 FR-4- 유리 섬유-에폭시 라미네이트를 포함합니다. 난연성도 있어 PCB가 과열되는 경우에 유용한 특성입니다. 디자인에 따라 유연한 FLEX 재료를 선택할 수도 있습니다.

유전 상수는 주파수에 따라 변합니다. 광범위한 주파수를 통해 일관되고 일정한 값을 갖는 재료를 선택하십시오. PCB 보드의 고주파수 애플리케이션에 적합합니다.

분할 평면에서 교차 추적 방지

전문가들은 접지 기준면을 통해 고속/주파수 신호를 라우팅할 것을 제안합니다. 항상 분할 평면을 가로질러 트레이스 배선을 라우팅하지 않도록 주의하십시오. 유일한 예외는 제어된 임피던스를 증가시키려는 경우입니다.

분할 평면을 가로지르는 트레이스 교차에는 몇 가지 부정적인 측면이 있습니다. 그 중 일부는 다음과 같습니다.

1. 직렬 인덕턴스로 인한 신호 전송 지연

2. 신호 중단 및 간섭.

3. 신호 무결성의 감소.

교차 추적의 대안은 분할 평면 전체에 스티칭 커패시터를 사용하는 것입니다. 전류에 대한 적절한 반환 경로를 제공합니다. 전류 루프 영역의 감소로 이어집니다. 이렇게 하면 원하는 임피던스 제어를 할 수 있습니다.

항상 참조 접지면 유지

접지 경로를 교류의 반환 경로로 참조해야 합니다. 회로 트레이스가 차지하지 않는 대부분의 영역은 기준 접지면을 구성합니다. 넓은 영역은 상당한 전압 강하 없이 큰 전류의 반환을 허용합니다. 무선 주파수 수준에서 작동하는 PCB의 경우 접지면이 신호 방해를 줄입니다. 또한 접지 루프를 통한 간섭을 줄입니다.

접지면은 임피던스 제어에도 필수적입니다. 또한 2개의 나란히 있는 회로 트레이스 간의 누화를 방지합니다. 또한 회로의 상태 변경 중에 상당한 전압 강하를 방지합니다. 임피던스가 높은 전원 공급 장치 또는 접지 트레이스는 접지 바운스를 유발할 수 있습니다.

다른 회로 부품의 기능을 방해합니다. 기준 접지의 넓은 영역은 임피던스가 적습니다. 결과적으로 전류 펄스로 인한 손상이 적습니다.

프리프레그 제한 사항에 대해 알아보기

프리프레그 (사전 함침의 약자) 에칭된 코어를 융합하는 데 사용됩니다. 다른 용도 - 구리선을 베이스에 부착합니다. 보강 구성 요소는 여러 구성 재료를 가질 수 있습니다. 일반적으로 유리섬유와 에폭시계 수지재료로 구성되어 있다. 고온에서 두 개의 레이어를 누르면 필요한 두께가 생성됩니다.

전문가들은 코어 스택업 시 최대 3가지 유형의 프리프레그를 사용할 것을 권장합니다. 두께 변화를 피하기 위해 각 레이어는 10mm 미만이어야 합니다.

수지 함량이 낮은 프리프레그는 피하십시오. 라미네이팅하는 동안 수지가 고갈될 수 있습니다. 보드는 디자인이 대칭이어야 합니다. 더 큰 임피던스 제어를 위해서는 유전 상수 균일성이 필요합니다. 더 큰 일관성도 바람직합니다.

게다가, 프리프레그 융합 재료의 유전 상수는 다양합니다. 그들은 일반적으로 원래의 핵심 재료와 다릅니다. Copper의 CTE(열팽창 계수)에 필적하는 프리프레그 소재를 선택하십시오.

임피던스 제어 추적 크기

트레이스는 고속 PCB 보드의 제어된 임피던스를 결정하는 데 유용합니다. 트레이스 치수를 사용하여 임피던스 제어를 계산합니다. 이 계산에 필요한 네 가지 측정값은 다음과 같습니다.

● H:트레이스의 높이입니다.

● Er:유전 값.

● T:증거의 두께.

● W:증거의 폭.

트레이스 임피던스는 다음 각 단위의 변경에 따라 달라집니다. 따라서 이러한 치수를 미리 결정하는 것이 필수적입니다. 트레이스 폭의 급격한 차이는 잘못된 연결로 이어질 수 있습니다. 극단적인 경우 PCB를 파괴할 수 있습니다. 표준화된 추적 치수를 피하는 것이 좋습니다. PCB 디자인에 따라 작동하거나 작동하지 않을 수 있습니다.

보안 임피던스 계산기 사용

임피던스 수준을 계산하는 것은 여러 단계에서 중요합니다. 특히 PCB 설계 단계에서 필요합니다. PCB 설계에서 제어된 임피던스 값을 찾으십시오. 그런 다음 변경 사항이나 허용되는 허용 수준을 결정할 수 있습니다.

가장 큰 문제는 계산 자체입니다. 임피던스 값 방정식에는 일련의 피곤하고 복잡한 방정식이 포함됩니다. 치수 외에 유전 상수 값도 필요합니다. 정확한 로그 값, 함수 값 등을 알아야 합니다. 공학용 계산기를 항상 근처에 두는 것도 불가능합니다.

임피던스 계산을 위한 온라인 옵션은 현재 이용 가능합니다. 여러 사이트에서 계산 부분을 수행합니다. 트레이스 치수와 유전 상수 값을 제시하십시오. 곧 임피던스 값을 갖게 됩니다.

좋은 PCB 설계 도구는 필수입니다.

기술 발전으로 이제 많은 도움 옵션을 사용할 수 있습니다. PCB 설계를 위한 도구와 소프트웨어는 수십 년 전만 해도 전례가 없었습니다. 일부는 재료비 추정을 위한 통합 구성요소를 가지고 있습니다. 사용 가능한 여러 옵션 중에서 시도하고 마음에 드는 것을 선택하십시오.

PCB 디자이너들은 Altium Designer, PowerPCB, ORCAD, Autodesk Eagle 중에서 자신이 좋아하는 것을 시도합니다. 기타 옵션으로는 KiCAD EDA, Solidworks PCB 등이 있습니다. 각각에는 몇 가지 장단점이 있습니다. 구매하기 전에 현재 시스템과의 호환성을 고려하십시오.

신호 무결성 분석 수행

주문하기 전에 신호 무결성 분석 테스트를 실행하는 것이 좋습니다. PCB를 직접 제조하는 경우에도 절차가 논리적입니다.

테스트 단계에서 가능한 오류를 찾는 것이 비용 절감의 올바른 방법입니다. 또한 중복, 구성 요소 재료의 낭비, 시행착오 및 실패를 방지합니다. 임피던스 제어 레벨이 원하는 목표와 일치하는지 확인할 수 있습니다. PCB 작업 주문의 허용 오차 수준에 대해 제조업체에 제안하십시오.

요약

이제 PCB 보드 설계의 임피던스 제어를 보장하는 방법을 알고 있기를 바랍니다. PCB 설계 단계에서 잠재적인 유전체 재료와 트레이스 치수를 고려하십시오.

분할 평면을 가로지르는 트레이스 교차를 방지하는 것은 훌륭한 설계 방법입니다. 기준 접지면을 유지하는 경우에도 마찬가지입니다. 이러한 관행은 장기적으로 유익합니다.

1. 스택업에 3개 이상의 다른 프리프레그를 사용하지 마십시오.

2. 사용할 수 있는 도구와 소프트웨어가 많습니다.

3. 최상의 결과를 얻기 위해 필요한 모든 것을 사용하십시오.

4. 최종 주문하기 전에 신호의 무결성을 확인하십시오.

와이어링은 기술력과 경험을 보유하고 있습니다. PCB 제조를 위한 당사의 최첨단 설정이 마음에 드실 것입니다. 그리고 필요에 따라 맞춤형 PCB 솔루션을 제공할 수 있는 능력. 오늘 맞춤형 요구 사항과 PCB에 대해 이야기하십시오!