9 consejos para el control de impedancia en el diseño de PCB digital de alta velocidad

Comprenda los factores básicos del control de impedancia

Los cables de conexión en las PCB realizan más de una función. Además del flujo de corriente, también tienen una parte en las líneas de transmisión de señales. La multifuncionalidad ayuda a maximizar la salida de los tamaños pequeños y la digitalización.

Es crucial evitar el reflejo de la transmisión de señales en los PCB. El control de impedancia, la alineación y el ajuste de la impedancia pueden reducir la pérdida de transmisión en los circuitos. La impedancia es un rasgo característico entre los circuitos de CA. Es la resistencia que ofrecen los bucles paralelos y los planos de potencia al flujo de CA.

Una variedad de razones pueden afectar la impedancia característica de su diseño de PCB. Muchos errores surgen de líneas de transmisión defectuosas.

La impedancia característica también puede variar debido a otras causas. Los posibles factores incluyen:

1. Grosor de la traza del circuito.

2. Prepreg alrededor de los valores dieléctricos del trazado del circuito.

3. El espesor del aislador también influye.

Elija los dieléctricos correctos

Constante dieléctrica puede afectar la impedancia característica en gran medida. Es necesario calcular la cantidad de impedancia controlada de su diseño de PCB. La impedancia característica es proporcional al ancho del material dieléctrico. Cuanto mayor sea el ancho del dieléctrico aislante, mayor será el valor de la impedancia.

Los fabricantes utilizan dieléctricos en circuitos de PCB con fines aislantes. Un ingrediente en las placas de sustrato:elija entre una gran cantidad de materiales componentes. Los más populares incluyen FR-4, un laminado de fibra de vidrio y epoxi. También es resistente a las llamas, una propiedad útil en caso de que las PCB se sobrecalienten. Según su diseño, también puede elegir materiales FLEX flexibles.

La constante dieléctrica es variable con respecto a la frecuencia. Elija materiales que tengan un valor consistente y constante a través de una amplia gama de frecuencias. Son adecuados para aplicaciones de alta frecuencia de su placa PCB.

Evitar el cruce de trazos en planos divididos

Los expertos sugieren enrutar las señales de alta velocidad/frecuencia sobre un plano de referencia terrestre. Busque evitar enrutar el cableado de seguimiento a través de planos divididos en todo momento. El único momento de excepción es si desea aumentar la impedancia controlada.

Hay varios aspectos negativos de cruzar trazas a través de planos divididos. Algunos de ellos incluyen:

1. Retraso en la transmisión de la señal debido a la inductancia en serie.

2. Interrupción e interferencia de la señal.

3. Una disminución en la integridad de la señal.

Una alternativa al trazado cruzado es el uso de condensadores de costura en planos divididos. Proporcionan una ruta de retorno adecuada para la corriente. Conduce a una reducción en el área del bucle actual. De esta manera, puede tener el control de impedancia deseado.

Mantén siempre un plano de tierra de referencia

Necesitamos referirnos a la ruta de tierra como una ruta de retorno para la corriente alterna. La mayor parte del área no ocupada por las trazas de los circuitos constituye el plano de tierra de referencia. El área grande permite el retorno de grandes corrientes sin una caída de voltaje significativa. Para los PCB que funcionan con niveles de radiofrecuencia, el plano de tierra reduce las perturbaciones de la señal. También disminuye la interferencia a través de bucles de tierra.

El plano de tierra también es esencial para el control de la impedancia. Además, evita la diafonía entre 2 trazas de circuito una al lado de la otra. También evita caídas de voltaje significativas durante el cambio de estado del circuito. Las fuentes de alimentación o las pistas de tierra con alta impedancia pueden provocar un rebote en el suelo.

Interrumpe las funciones de otros componentes del circuito. La gran área de la tierra de referencia tiene menos impedancia. Como resultado, los pulsos de corriente causan menos daño.

Conozca las limitaciones de Pre-preg

El preimpregnado (abreviatura de preimpregnado) encuentra sus usos en la fusión de núcleos grabados. Su otra aplicación:unir un cable de cobre a la base. El componente de refuerzo puede tener varios materiales constituyentes. Por lo general, suele estar compuesto por fibra de vidrio y un material de resina a base de epoxi. Al presionar las dos capas a altas temperaturas se crea el espesor requerido.

Los expertos recomiendan usar como máximo tres tipos diferentes de preimpregnado durante una acumulación de núcleo. Cada capa debe tener menos de 10 milímetros para evitar variaciones de espesor.

Evite los preimpregnados que tengan un bajo contenido de resina. Pueden conducir a la falta de resina durante el tiempo de laminación. Los tableros deben tener un diseño simétrico. Para un mayor control de la impedancia, es necesaria la uniformidad de la constante dieléctrica. También es deseable una mayor consistencia.

Además, las constantes dieléctricas en los materiales fundidos preimpregnados varían. Por lo general, difieren en comparación con los materiales del núcleo original. Opte por materiales preimpregnados comparables al CTE (coeficiente de expansión térmica) del cobre.

Tamaño de trazas de control de impedancia

Las trazas son útiles para determinar la impedancia controlada de su placa PCB de alta velocidad. Calcule el control de impedancia usando las dimensiones de la traza. Las cuatro medidas necesarias para este cálculo son:

● H:Altura de la traza.

● Er:valor dieléctrico.

● T:Grosor de la evidencia.

● W:Ancho de la evidencia.

La impedancia de traza varía con un cambio en cada una de las siguientes unidades. Por lo tanto, es esencial determinar estas dimensiones de antemano. Una diferencia drástica en el ancho de la pista puede provocar conexiones defectuosas. En casos extremos, puede destruir la PCB. Es mejor evitar las dimensiones de seguimiento estandarizadas. Pueden o no funcionar de acuerdo con su diseño de PCB.

Utilice una calculadora de impedancia segura

Calcular el nivel de impedancia es crucial en varias etapas. Es particularmente necesario durante la etapa de diseño de PCB. Encuentre el valor de la impedancia controlada en su diseño de PCB. Posteriormente, puede decidir sobre los cambios o el nivel de tolerancia aceptado.

El principal problema es el propio cálculo. La ecuación del valor de la impedancia involucra una serie de ecuaciones complejas agotadoras. Además de las dimensiones, también necesitaría los valores de las constantes dieléctricas. Necesitaría saber valores logarítmicos precisos, valores de funciones y muchos más. Tampoco es posible tener una calculadora científica cerca en todo momento.

Las opciones en línea para calcular la impedancia están disponibles hoy en día. Varios sitios hacen la parte del cálculo por usted. Presente las dimensiones de la traza y el valor de la constante dieléctrica. Tendrás el valor de la impedancia en poco tiempo.

Una buena herramienta de diseño de PCB es esencial

Con el progreso tecnológico, ahora hay muchas opciones de ayuda disponibles. Las herramientas y el software para el diseño de PCB no se conocían hace unas décadas. Algunos incluso tienen componentes integrados para estimaciones de costos de materiales. Pruebe entre las varias opciones disponibles y elija su favorita.

Los diseñadores de PCB prueban su favorito entre Altium Designer, PowerPCB, ORCAD, Autodesk Eagle. Otras opciones incluyen KiCAD EDA, Solidworks PCB y muchas más. Cada uno tiene algunos pros y contras. Considere la compatibilidad con su sistema actual antes de comprar.

Realice un análisis de integridad de la señal

Tiene sentido realizar una prueba de análisis de integridad de la señal antes de realizar su pedido. El procedimiento también es lógico si estáis fabricando las PCB vosotros mismos.

Descubrir posibles errores en la etapa de prueba es la forma correcta de ahorrar costos. También evita la redundancia, el desperdicio de materiales de los componentes, las pruebas y las fallas. Puede encontrar si los niveles de control de impedancia coinciden con su objetivo deseado. Sugiera al fabricante sobre los niveles de tolerancia aceptables de la orden de trabajo de PCB.

Resumen

Esperamos que ahora esté al tanto de los métodos para garantizar el control de impedancia de los diseños de su placa PCB. Tenga en cuenta los posibles materiales dieléctricos y las dimensiones de las trazas en la etapa de diseño de PCB.

La prevención del cruce de trazas a través de los planos divididos es una excelente práctica de diseño. Lo mismo es cierto para mantener un plano de tierra de referencia. Estas prácticas son beneficiosas a largo plazo.

1. Trate de evitar el uso de más de tres preimpregnados diferentes en la acumulación.

2. Hay una gran cantidad de herramientas y software disponibles.

3. Utilice todo lo necesario para obtener el resultado deseado.

4. Verifique la integridad de la señal antes de realizar el pedido final.

En Wiring, tenemos los conocimientos técnicos y la experiencia. Le encantará nuestra configuración de vanguardia para la fabricación de PCB. Y nuestra capacidad para ofrecer soluciones de PCB personalizables según sus necesidades. ¡Hable con nosotros sobre sus necesidades de personalización y PCB hoy!