PCB de contrôle d'impédance

Lorsqu'un signal a besoin d'une impédance spécifique pour fonctionner correctement, une impédance contrôlée doit être préférée. Dans les applications à haute fréquence, le maintien d'une impédance constante sur toute la carte électronique est essentiel pour protéger les données transférées contre les dommages et pour maintenir la clarté du signal. Plus la trace est longue ou plus la fréquence est élevée, plus l'adaptation est nécessaire. Tout manque de rigueur à ce stade peut augmenter le temps de commutation d'un appareil ou d'un circuit électronique et provoquer des erreurs inattendues.

L'impédance non contrôlée est difficile à analyser une fois les composants montés sur le circuit. Les composants ont des capacités de tolérance différentes selon leur lot. De plus, leurs spécifications sont impactées par les variations de température qui peuvent entraîner des dysfonctionnements. Dans de tels cas, le remplacement du composant peut sembler être la solution dans un premier temps alors qu'en fait c'est l'impédance de piste inadaptée qui est à l'origine du problème.

C'est pourquoi les impédances de trace et leurs tolérances doivent être vérifiées dès le début de la conception du PCB. Les concepteurs doivent travailler main dans la main avec le fabricant pour garantir la conformité des valeurs des composants.

Quelques facteurs affectent l'impédance contrôlée de la carte de circuit imprimé, notamment : l'épaisseur diélectrique, la largeur de la trace, l'épaisseur du cuivre, la constante diélectrique Er du matériau sélectionné pour l'empilement et l'épaisseur du masque de soudure.

• Largeur de trace : Plus la largeur de piste est grande, plus l'impédance sera faible. Plus la largeur de piste est fine, plus l'impédance offerte est importante. L'augmentation de l'épaisseur de la carte augmente l'impédance tandis que la réduction diminue l'impédance.

• Épaisseur diélectrique : l'épaisseur diélectrique affecte également l'impédance. La rigidité diélectrique d'un matériau est une mesure de la rigidité électrique d'un isolant. Elle est définie comme la tension maximale requise pour produire un claquage diélectrique à travers le matériau et est exprimée en volts par unité d'épaisseur.

• Épaisseur de cuivre: L'épaisseur de cuivre est également prise en compte lors du calcul de l'impédance de la trace dans les circuits numériques haute vitesse et RF.

• Constante diélectrique: La constante diélectrique est le rapport de la permittivité électrique d'un matériau à la permittivité électrique trouvée dans le vide. Dans un PCB, la constante diélectrique a tendance à varier inversement avec la fréquence. Un circuit imprimé avec une constante diélectrique faible et stable convient aux hautes fréquences et à l'impédance contrôlée. Une constante diélectrique plus difficile peut souvent affecter l'impédance de manière imprévisible.

Les lignes de tracé doivent être aussi courtes que possible et réduire les longueurs dans la mesure du possible. Si les longueurs de piste sont assez longues, des terminaisons doivent être utilisées pour éviter les réflexions.

Les tronçons de routage et les discontinuités, qui ajoutent aux réflexions et à la dégradation de la qualité du signal, doivent être évités.

Pour le routage de paires différentielles, essayez de vous assurer que les paires de signaux ont la même longueur.

Utilisation du perçage arrière - pour un fond de panier épais où le signal va de la couche supérieure à l'une des couches internes, le reste du corps en cuivre du via ou la broche du connecteur à ajustement serré sera un talon, entraînant une réflexion . Le perçage arrière élimine le cuivre indésirable. Il s'agit d'une technique utilisée pour retirer la partie inutilisée, ou talon, du barillet en cuivre d'un trou traversant dans une carte de circuit imprimé.

Envisagez d'utiliser de l'argent par immersion comme finition de surface plutôt que de l'ENIG. Argent d'immersion entraîne moins de perte d'insertion (avec perte) que l'ENIG uniquement parce que la teneur en nickel dans ENIG est très avec perte et en raison de l'effet de peau, il n'est pas très bon pour les conceptions à grande vitesse. La planéité du tampon est tout aussi bonne que l'ENIG et il est plus pratique que l'ENIG.

Réduisez la taille des antipads sur les couches planes. Les antipads sont là où les pads sont retirés, ou le cuivre est retiré sur les couches planes où le pad ne doit pas ou ne se connecte pas à ce plan. Parfois, la taille de l'anti-pad est trop grande, créant des vides inutiles dans le plan. En rendant l'anti-pad un peu plus petit, cela permet une plus grande continuité plane, ce qui donne un signal et un chemin de retour plus propres.

Pour garantir l'intégrité du signal dans les conceptions de circuits imprimés à grande vitesse, il est nécessaire d'avoir de grandes caractéristiques d'impédance dans les connexions de la piste conductrice.

Celles-ci ne peuvent être déterminées qu'après le calcul de l'impédance contrôlée du PCB en fonction des spécifications d'impédance, de la disposition et de l'accumulation de couches.

Vous pouvez utiliser le calculateur d'impédance en ligne. Il vous aidera à calculer vos largeurs de piste, vos impédances asymétriques ou différentielles - pour les modèles microstrip et stripline - et d'autres paramètres tels que la hauteur diélectrique, la constante diélectrique et l'épaisseur de la piste. L'outil fournira également un guide pour les valeurs de constante diélectrique pour divers matériaux de PCB.

En outre, vous pouvez nous contacter pour obtenir un calcul d'impédance.

• 1. Qu'est-ce que l'impédance ?

  L'impédance, mesurée en Ohms (symbole Ω), est quelque peu différente de la résistance. L'impédance est une caractéristique AC, tandis que la résistance est une caractéristique DC. L'impédance devient essentielle à mesure que la fréquence du signal augmente, devenant généralement critique pour les traces de PCB à des composants de signal de deux ou trois cents MHz et plus.

• 2. Comment fonctionne le contrôle d'impédance ?

  Le contrôle d'impédance consiste à spécifier l'impédance requise pour les pistes et les lignes de transmission sur votre PCB. Ceci est particulièrement important pour les signaux à haute vitesse et peut être affecté par le matériau de votre substrat, les largeurs de cuivre et le routage.

• 3. Quels sont les 3 types d'impédance ?

  L'impédance fonctionne à l'aide de trois éléments principaux, à savoir l'inductance, le condensateur et la résistance. Il donne également une idée des deux types d'impédance, c'est-à-dire l'impédance d'entrée et l'impédance de sortie, et les types de résistance qu'ils fournissent.

• 4. Pourquoi l'impédance est-elle importante dans un circuit ?

  L'impédance, si elle n'est pas traitée correctement, a un impact remarquablement négatif sur les performances du circuit. Sans la bonne adaptation d'impédance, des réflexions peuvent exister le long du chemin de la source à la charge.

• 5. Pourquoi une impédance plus élevée est-elle meilleure ?

  L'impédance plus élevée a plus d'enroulement dans une bobine, ce qui peut entraîner un meilleur système moteur avec moins de compromis, ce qui se traduit par un meilleur son global et une meilleure reproduction des basses.

• 6. Pourquoi une impédance de 50 ohms est-elle utilisée dans la disposition des circuits imprimés ?

  50 Ohms est le moins mauvais compromis entre l'impédance correspondant à la perte minimale, la puissance maximale et la tension maximale.

• 7. Qu'est-ce que l'impédance caractéristique dans les PCB ?

  Le plus important d'entre eux est l'impédance caractéristique, qui est simplement l'impédance d'une ligne de transmission sur un PCB totalement isolé de toute autre ligne de transmission. Cette valeur est normalement de 50 Ohms, bien qu'elle puisse prendre une valeur différente selon la norme de signalisation utilisée dans votre appareil.

• 8. Qu'est-ce qui affecte l'impédance dans le PCB ?

  Quelques facteurs qui affectent le contrôle de l'impédance lors de la conception du PCB incluent la largeur de piste, l'épaisseur du cuivre, l'épaisseur diélectrique et la constante diélectrique.

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