¿Qué es la traza de impedancia?

En las placas de circuito impreso, los hilos y las pistas suelen estar formados por cobre porque es el elemento menos resistente, aparte de la plata. Coloque un medidor de ohmios sobre un rastro y la resistencia de CC es casi insignificante.

No se puede decir lo mismo de la impedancia de CA. La impedancia, a diferencia de la resistencia, se basa en la frecuencia. Todos los cables y pistas generarán al menos cierta impedancia a la corriente que fluye desde cualquier controlador. Si bien, por lo general, debe tener un tiempo de aumento bastante rápido para que sus señales de impedancia de seguimiento se conviertan en un problema, es importante que tenga en cuenta que la impedancia de seguimiento existe y puede convertirse en un problema.

Pero, ¿por qué debemos preocuparnos por la traza de impedancia? ¿Por qué existe y es posible controlarlo? Si ha escuchado el término "impedancia controlada", probablemente ya sepa que es posible controlar la impedancia. Pero para entender cómo y por qué, es importante entender un poco sobre la naturaleza de la traza de impedancia.

Cómo funciona la traza de impedancia

Cada rastro tiene una inductancia en serie pequeña, casi indistinguible, distribuida a lo largo del rastro con una relación inversa a la sección transversal del rastro. A medida que aumentan los tiempos de subida, la impedancia resultante se vuelve más notoria. Del mismo modo, cada traza tiene una capacitancia distribuida a lo largo de la traza y la señal de la ruta de retorno, que es una función del ancho de la traza y el dieléctrico del material entre la ruta de retorno de la señal y la traza. Una vez más, si los tiempos de subida aumentan lo suficiente, la impedancia generada cuando la corriente intenta fluir a través de esta capacitancia puede ser significativa.

Sus controladores leen todos los rastros como circuitos LC distribuidos y la impedancia de CA de su rastro proviene de este circuito LC distribuido. Esto se considera impedancia no controlada. No hacemos ningún esfuerzo por diseñar el entorno de la traza para tener en cuenta esta impedancia, permitiendo que la inductancia y la capacitancia varíen a lo largo de la traza. Dado que la impedancia resultante generalmente no tiene efecto en las operaciones, no hay necesidad de perder tiempo o dinero diseñando formas de controlarla.

Impedancia controlada

Pero, ¿y si nos preocupa el efecto de la impedancia en nuestras operaciones? Podemos diseñar una placa donde la traza parezca una línea de transmisión, permitiéndonos evitar reflejos al terminarla en su impedancia característica. ¿Cómo funciona el diseño de un circuito de impedancia controlada?

Cuando controlamos la impedancia, nos aseguramos de que la impedancia sea constante en cada punto a lo largo de la traza en lugar de variar de un punto a otro como en una situación normal de impedancia no controlada. Para controlar la impedancia, necesitamos controlar tres características de la geometría del circuito:el ancho de la traza, el espacio entre la ruta de retorno de la señal y la traza de la señal y el coeficiente dieléctrico del material que rodea la traza. También es posible que desee abordar el grosor de la traza. Por ejemplo, un cable coaxial es una línea de transmisión de impedancia controlada.

Puede cambiar estas características geométricas y aún mantener la impedancia controlada siempre que cambie otras características según sea necesario para que la relación entre estos aspectos no cambie y la impedancia permanezca constante.

Cómo determinar la impedancia de seguimiento de PCB

Para fabricar placas de circuito impreso de impedancia controlada, se debe poder medir la impedancia. La mejor forma de calcular la impedancia de trazas es utilizando una calculadora de impedancias de trazas. Puede encontrar calculadoras de trazas de impedancia en línea o en su software CAD. Hay varios parámetros a considerar al determinar la impedancia, que incluyen:

• Ancho de trazo
• Grosor del trazo
• Grosor del laminado
• Espesor dieléctrico
• Peso de cobre

Una vez que haya calculado todos los parámetros relevantes, puede ajustar todo lo anterior (generalmente el ancho de la traza) para llegar a la impedancia que está buscando. Una vez que crea que tiene una impedancia aceptable, puede probar la eficacia de la placa utilizando cupones de prueba fabricados en el mismo panel al mismo tiempo, de modo que pueda obtener una buena clasificación de impedancia sin los desafíos de acceder a las pistas en la placa real. Los trazos del cupón de prueba deben ser idénticos a los trazos de la placa para obtener una prueba precisa.

Por lo general, el fabricante construirá cupones de prueba en cada extremo del panel de producción para que, al probar ambos cupones, obtenga una lectura de impedancia muy confiable sin dañar el tablero. Los probadores miden la impedancia con un reflectómetro en el dominio del tiempo (TDR) o un analizador de red.

La impedancia se puede medir usando un analizador de red, un reflectómetro de dominio de tiempo (TDR) de laboratorio o un sistema de prueba de impedancia controlada que emplea técnicas TDR. Un ingeniero con práctica en el uso de sistemas de prueba de impedancia controlada realizará la prueba de impedancia para garantizar resultados de alta calidad.

Para obtener más información sobre placas de circuito impreso de impedancia controlada o para pedir PCB para su industria, comuníquese hoy con Millennium Circuits Limited.