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PCB de contrôle d'impédance

À mesure que la vitesse de fonctionnement des circuits électroniques ' a augmenté, il est donc nécessaire que les circuits imprimés aient des impédances caractéristiques contrôlées, et la majorité des fabricants de PCB produisent des PCB de contrôle d'impédance pour de nombreuses applications.

Qu'est-ce que l'impédance ?

L'impédance, mesurée en Ohms (symbole ), 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.

Qu'est-ce que l'impédance contrôlée ?

A hautes fréquences, les traces PCB ne se comportent pas comme de simples connexions. Lorsque les pistes de carte PCB transportent des signaux contenant des fréquences élevées, le fabricant de PCB doit prêter attention à la conception de pistes qui correspondent à l'impédance des périphériques pilotes et récepteurs. Plus la trace est longue, ou plus les fréquences impliquées sont grandes, plus il est nécessaire de contrôler l'impédance de la trace. L'impédance contrôlée nous aide à garantir que les signaux ne sont pas dégradés lorsqu'ils circulent autour d'un PCB. Le fabricant de PCB contrôle l'impédance en faisant varier les dimensions et l'espacement de la piste ou du stratifié particulier.

Comprendre l'impédance caractéristique de vos circuits et PCB

Une impédance de trace PCB est livrée avec plusieurs caractéristiques à examiner concernant l'impédance. Les caractéristiques d'une impédance de conception de carte de circuit imprimé de 50 ohms comprennent : la constante diélectrique, la longueur, la largeur, la hauteur, les limites/tolérances de fabrication de circuits imprimés et la distance entre la piste et les autres caractéristiques en cuivre.

Ce sont les caractéristiques à prendre en compte lors de la fabrication de circuits imprimés à impédance contrôlée et lors de leur calcul.

Pourquoi la carte de contrôle d'impédance est-elle nécessaire ?

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 l'ensemble de 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 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 conduire à 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 trace 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.

Facteurs qui affectent le contrôle d'impédance

Il existe quelques facteurs qui affectent l'impédance contrôlée de la carte de circuit imprimé : 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 du tracé : Plus la largeur de trace est grande, plus l'impédance sera faible. Plus la largeur de trace est fine, plus l'impédance est offerte. 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 diélectrique 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 du cuivre : L'épaisseur de cuivre est également prise en compte lors du calcul de l'impédance de trace dans les circuits numériques haute vitesse et RF.

épaisseur du masque de soudure : Le masque de soudure peut avoir un impact sur les circuits imprimés avec des circuits RF sur les couches externes, ce qui peut réduire les performances électriques à haute fréquence.

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 PCB 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.

Autres considérations de conception

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

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

Pour le routage différentiel des paires, 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 baril de cuivre du via ou la broche du connecteur à ajustement serré sera un stub, entraînant une réflexion . Le perçage arrière enlève le cuivre indésirable. Il s'agit d'une technique utilisée pour retirer la partie inutilisée, ou le talon, du baril de cuivre d'un trou traversant dans une carte de circuit imprimé.

Envisagez d'utiliser l'argent par immersion comme finition de surface plutôt que l'ENIG. Argent d'immersion entraîne moins de perte d'insertion (perte) que 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 aussi bonne qu'ENIG et elle est plus maniable qu'ENIG.

Réduire la taille des antipads sur les couches planes. Les antipads sont là où les pads sont retirés, ou le cuivre est retiré sur des 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 l'avion. En rendant l'anti-pad un peu plus petit, cela permet une plus grande continuité de plan, ce qui donne un signal et un chemin de retour plus propres.

Comment calculer l'impédance différentielle?

Pour garantir l'intégrité du signal dans les conceptions de circuits imprimés à haute vitesse, des caractéristiques d'impédance élevées sont nécessaires dans les connexions de la piste conductrice.

Ceux-ci ne peuvent être déterminés qu'une fois que l'impédance contrôlée du PCB est calculée sur la base des spécifications d'impédance, de la disposition et de l'accumulation de couche.

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

Vous pouvez également nous contacter pour obtenir le calcul de l'impédance.

Capacités de fabrication de circuits imprimés de contrôle d'impédance

Capacité mensuelle 3650 m²/mois
Couche 4 couches
Matériel FR4, TG180
Épaisseur du panneau fini 1,6 m
Largeur/espace de trace min 8/8mil
Taille de trou min 0,25 mm
Min cuivre dans l'épaisseur du trou 1 once
Couche extérieure Épaisseur de cuivre fini 3 onces
Épaisseur de cuivre de base de couche intérieure 3 onces
Tolérance de contrôle d'impédance ±10%



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