چرا امپدانس کنترل‌شده برای بردهای مدار چاپی با سرعت بالا ضروری است

برای حفظ سیگنال‌های پایدار در مدارهای پرسرعت، باید امپدانس را در PCB خود کنترل کنید. بدون مدیریت صحیح امپدانس PCB، سیگنال‌ها ممکن است منعکس شوند و خطاهای زمانی ایجاد کنند که مدارهای شما را مختل می‌کنند. استاندارد 50 اهم، که در بسیاری از مقررات و برگه های اطلاعاتی یافت می شود، به طور گسترده استفاده می شود زیرا تعادل خوبی بین توان، ولتاژ و تلفات سیگنال ارائه می دهد. امروزه، سیستم های PCB با امپدانس 50 اهم در دستگاه های بی سیم و فناوری هوشمند رایج هستند. انتخاب طراحی PCB با امپدانس صحیح برای جلوگیری از بسیاری از مشکلات معمول در الکترونیک مدرن ضروری است.

نکات کلیدی

# کنترل امپدانس به سیگنال ها کمک می کند تا واضح و قوی بمانند. این امر از اشتباهات و تلفات سیگنال در PCB های پرسرعت جلوگیری می کند. - اندازه مسیر، انتخاب مواد و تنظیم لایه PCB، امپدانس و کیفیت سیگنال را تغییر می دهد. - از ابزارهای طراحی استفاده کنید و با تولیدکنندگان همکاری کنید تا امپدانس را قبل از ساخت برد بررسی کنید. - آزمایش با ابزارهایی مانند Time Domain Reflectometry (TDR) و کوپن های آزمایشی بررسی می کند که آیا PCB شما با قوانین امپدانس مطابقت دارد یا خیر. - کنترل امپدانس خوب، دستگاه ها را سریعتر می کند، تداخل را کاهش می دهد و آنها را قابل اعتمادتر می کند.

اصول اولیه PCB امپدانس

امپدانس کنترل شده چیست

امپدانس کنترل شده به این معنی است که شما PCB خود را طوری می سازید که هر مسیر سیگنال دارای یک مقدار امپدانس ثابت و مشخص باشد. شما عرض مسیر، ضخامت مس، ضخامت دی الکتریک و نوع موادرا بسیار با دقت انتخاب می کنید. یکسان نگه داشتن امپدانس در طول مسیر به سیگنال ها کمک می کند تا به آرامی از ابتدا تا انتها حرکت کنند. این برای سیگنال های پرسرعت بسیار مهم است. حتی تغییرات کوچک در امپدانس می تواند مشکل ایجاد کند.

همیشه از سازنده خود گزارش های تست بخواهید. گزارش های خوب، امپدانس اندازه گیری شده واقعی را نشان می دهند و به شما کمک می کنند تا مشکلات را زودتر پیدا کنید.برای کنترل امپدانس، این موارد را مشاهده کنید:

بردهای خود را در موقعیت های واقعی، مانند دما و فرکانس های مختلف، آزمایش کنید.عرض مسیر: مسیرهای پهن تر، امپدانس را کاهش می دهند.

بردهای خود را در موقعیت های واقعی، مانند دما و فرکانس های مختلف، آزمایش کنید.ضخامت مس: مس ضخیم تر نیز امپدانس را کاهش می دهد.

بردهای خود را در موقعیت های واقعی، مانند دما و فرکانس های مختلف، آزمایش کنید.ضخامت دی الکتریک: دی الکتریک ضخیم تر، امپدانس را افزایش می دهد.

بردهای خود را در موقعیت های واقعی، مانند دما و فرکانس های مختلف، آزمایش کنید.ثابت دی الکتریک: مواد با ثابت دی الکتریک کمتر برای امپدانس کنترل شده بهتر عمل می کنند.

بیشتر مدارهای پرسرعت و RF از یک مقدار امپدانس استاندارد مانند 50 اهم برای مسیرهای خوداستفاده می کنند. این مقدار سیگنال ها را قوی و واضح نگه می دارد. این بسیار مفید است زمانی که شما از فرکانس های بالای 200 مگاهرتز استفاده می کنید یا زمانی که مسیرها در مقایسه با زمان افزایش سیگنال طولانی هستند.

در اینجا نگاهی سریع به پارامترهای اصلی و مقادیر معمول آنها می اندازیم:پیامد امپدانس کنترل نشده

مقادیر امپدانس هدف

در اینجا برخی از دلایل اصلی اهمیت امپدانس کنترل شده برای طراحی PCB امپدانس شما آورده شده است:

1. 

شبیه سازی مدار آنالوگاز اعوجاج سیگنال، انعکاس و تلفات جلوگیری می کنید، بنابراین سیگنال ها تمیز و قوی می مانند.2. 

ماشین حساب های آنلاین3. 

اندازه گیری ابزار4. 

کوپن های تست5. 

سعی کنید از vias کمتری استفاده کنید و جفت های دیفرانسیل را با طول یکسان نگه دارید.6. 

یادداشت های واضحی در مورد عرض مسیر، ضخامت دی الکتریک و کوپن های آزمایشی اضافه کنید.اگر امپدانس را کنترل نکنید، می توانید مشکلات زیادی داشته باشید

:پیامد امپدانس کنترل نشده

کنترل امپدانس خوب برای اکثر PCB های سفت و سخت نگه دارید. برای مدارهای فرکانس بالا و RF، ممکن است به محدودیت های حتی سخت تری مانند ±5٪ تا ±7٪ نیاز داشته باشید. می توانید از ابزارهایی مانند Time Domain Reflectometry (TDR) برای بررسی اینکه آیا PCB امپدانس شما این قوانین را رعایت می کند یا خیر، استفاده کنید.هنگامی که شما یک PCB امپدانس طراحی می کنید،

شما با مشکلاتی مانند تغییرات ناگهانی در عرض مسیر، انتقال از طریق و حفظ شکل مسیر مواجه می شوید. شما همچنین باید stack-up را مدیریت کنید و مواد مناسب را انتخاب کنید. برنامه ریزی خوب و همکاری نزدیک با سازنده شما به شما کمک می کند تا این مشکلات را حل کنید و بهترین نتایج را بگیرید.یکپارچگی سیگنال

انعکاس و تلفات

هنگامی که شما PCB های پرسرعت می سازید، باید مراقب انعکاس سیگنال باشید. اینها در صورتی اتفاق می افتند که امپدانس مسیر شما با قطعاتی که به آنها متصل می شود مطابقت نداشته باشد. حتی تغییرات کوچک در عرض مسیر یا افزودن vias می تواند باعث

عدم تطابق امپدانسشود. وقتی این اتفاق می افتد، مقداری از سیگنال به عقب به سمت شروع باز می گردد. سیگنال برگشتی با سیگنال اصلی مخلوط می شود. این باعث می شود سیگنال نامرتب و پر سر و صدا شود.نکته:

همیشه از سازنده خود گزارش های تست بخواهید. گزارش های خوب، امپدانس اندازه گیری شده واقعی را نشان می دهند و به شما کمک می کنند تا مشکلات را زودتر پیدا کنید.بسیاری از چیزها می توانند باعث انعکاس سیگنال و تلفات در PCB شما شوند:

l 

بردهای خود را در موقعیت های واقعی، مانند دما و فرکانس های مختلف، آزمایش کنید.l 

بردهای خود را در موقعیت های واقعی، مانند دما و فرکانس های مختلف، آزمایش کنید.به دلیل تفاوت های فاز.l 

بردهای خود را در موقعیت های واقعی، مانند دما و فرکانس های مختلف، آزمایش کنید.l 

بردهای خود را در موقعیت های واقعی، مانند دما و فرکانس های مختلف، آزمایش کنید.l 

بردهای خود را در موقعیت های واقعی، مانند دما و فرکانس های مختلف، آزمایش کنید.اگر امپدانس مطابقت نداشته باشد، مقداری از انرژی سیگنال به عقب باز می گردد و هرگز به انتها نمی رسد. این

انرژی هدر رفته به گرما تبدیل می شودو راندمان توان مدار شما را کاهش می دهد. در فواصل طولانی، این انعکاس ها باعث می شوند سیگنال ضعیف تر شود. این باعث می شود دستگاه شما خواندن داده های صحیح را دشوار کند. در فرکانس های بالا، حتی عدم تطابق های کوچک می توانند مشکلات بزرگی ایجاد کنند. ممکن است افزایش ولتاژ، زنگ زدن و سیگنال های ضعیف تر را مشاهده کنید.علت انعکاس

خطاهای زمان بندی و داده

عدم تطابق امپدانس، بیش از ایجاد انعکاس، باعث ایجاد خطاهای زمان بندی و داده در مدارهای پرسرعت می شود. هنگامی که یک سیگنال منعکس می شود، می تواند با سیگنال بعدی مخلوط شود. این باعث

زنگ زدن و سیگنال های موج دارمی شود. این مشکلات شکل سیگنال شما را تغییر می دهند. اگر سیگنال خیلی نامرتب باشد، ممکن است دستگاه شما مقدار اشتباهی را بخواند.ممکن است این خطاهای زمان بندی و داده را مشاهده کنید:

l 

بردهای خود را در موقعیت های واقعی، مانند دما و فرکانس های مختلف، آزمایش کنید.l 

بردهای خود را در موقعیت های واقعی، مانند دما و فرکانس های مختلف، آزمایش کنید.l 

بردهای خود را در موقعیت های واقعی، مانند دما و فرکانس های مختلف، آزمایش کنید.l 

بردهای خود را در موقعیت های واقعی، مانند دما و فرکانس های مختلف، آزمایش کنید..تولیدکنندگان از نرم افزار مدل سازی برای بررسی طراحی شما و پیشنهاد تغییرات در صورت نیاز استفاده می کنند. آنها ممکن است از شما بخواهند که فقط از یک امپدانس هدف در هر لایه استفاده کنید تا آزمایش را آسان تر کنید.

بردهای خود را در موقعیت های واقعی، مانند دما و فرکانس های مختلف، آزمایش کنید.در فرکانس های بالا، حتی انعکاس های کوچک می توانند زمان بندی سیگنال را تغییر دهند. سیگنال های دیجیتال سریع دارای لبه های تیزی هستند، بنابراین به عدم تطابق امپدانس بسیار حساس هستند. اگر PCB شما امپدانس را به خوبی کنترل نکند، می توانید در داده ها و زمان بندی خطا داشته باشید. این مشکلات می توانند باعث خرابی یا عملکرد عجیب دستگاه شما شوند.

توجه:

کنترل امپدانس خوب سیگنال ها را تمیز نگه می دارد و اطمینان حاصل می کند که داده ها به موقع به آنجا می رسند. این برای مدارهای دیجیتال پرسرعت بسیار مهم است، جایی که حتی اشتباهات کوچک می توانند مشکلات بزرگی ایجاد کنند.هنگامی که شما PCB خود را طراحی می کنید، همیشه به دنبال مکان هایی باشید که

امپدانس تغییر می کند. از ابزارهای شبیه سازی استفاده کنید و با سازنده خود همکاری کنید تا مطمئن شوید مسیرهای شما امپدانس مناسبی دارند. این به جلوگیری از مشکلات داده و عملکرد خوب مدارهای پرسرعت شما کمک می کند.عوامل امپدانس

هندسه مسیر

شما می توانید امپدانس را با تغییر شکل و اندازه مسیر تغییر دهید. اگر یک مسیر را پهن تر کنید، امپدانس کاهش می یابد. اگر آن را نازک تر کنید، امپدانس افزایش می یابد. به عنوان مثال، یک

مسیر 0.3 میلی متری روی FR-4 حدود 50 اهم می دهد. اگر آن را 0.5 میلی متر پهن تر کنید، امپدانس به حدود 40 اهم کاهش می یابد. این می تواند باعث جهش سیگنال ها و ایجاد مشکل در PCB امپدانس شما شود. شما باید عرض مسیر مناسب را برای امپدانس هدف خود و جریانی که باید حمل کند، انتخاب کنید.ضخامت مسیر یا ضخامت مس نیز مهم است. مسیرهای ضخیم تر مقاومت کمتری دارند و می توانند امپدانس را کمی تغییر دهند.

بیشتر PCB ها از مس با ضخامت 35 μm استفاده می کنند. اگر به جریان بیشتری نیاز دارید، ممکن است از 70 μm استفاده کنید. ضخامت مسیر، امپدانس را به اندازه عرض تغییر نمی دهد، اما همچنان به شما کمک می کند تا PCB امپدانس خود را تنظیم کنید.فاصله بین مسیرها از یکدیگر بر تداخل متقابل تأثیر می گذارد. همچنین می تواند امپدانس را در جفت های دیفرانسیل تغییر دهد. برنامه ریزی خوب هندسه مسیر به حفظ سیگنال ها و جلوگیری از انعکاس های ناخواسته کمک می کند.

نکته:

همیشه از سازنده خود گزارش های تست بخواهید. گزارش های خوب، امپدانس اندازه گیری شده واقعی را نشان می دهند و به شما کمک می کنند تا مشکلات را زودتر پیدا کنید.مواد و Stack-Up

موادی که استفاده می کنید و نحوه چیدمان لایه ها نیز بر امپدانس تأثیر می گذارد. مواد دی الکتریک بین مسیر و صفحه زمین قرار دارند. ضخامت و

ثابت دی الکتریک (Dk) هر دو امپدانس را تغییر می دهند. اگر از یک دی الکتریک ضخیم تر استفاده کنید، امپدانس افزایش می یابد. به عنوان مثال، اگر شما دی الکتریک را از 0.2 میلی متر به 0.4 میلی متر ضخیم تر کنید، امپدانس می تواند از 50 اهم به حدود 65 اهم برسد. یک ثابت دی الکتریک بالاتر، امپدانس را کاهش می دهد و سیگنال ها را کند می کند.Stack-up به این معنی است که چگونه لایه ها را در PCB خود مرتب می کنید

. تعداد لایه ها، فاصله آنها از یکدیگر و مواد، همگی امپدانس را تعیین می کنند. به عنوان مثال، در یک برد چهار لایه، ممکن است لایه های سیگنال را در کنار صفحات زمین قرار دهید. عرض مسیر، ضخامت دی الکتریک و Dk همگی با هم کار می کنند تا امپدانس مناسب را به شما بدهند. می توانید از فرمول های ریاضی یا نرم افزار طراحی برای کمک به دریافت مقادیر مورد نیاز خود استفاده کنید.پارامتر Stack-up PCB

دستیابی به کنترل امپدانس

استراتژی های طراحی

شما می توانید با استفاده از مراحل طراحی هوشمند، امپدانس کنترل شده را دریافت کنید. ابتدا،

مواد دی الکتریک را با ثابت های دی الکتریک شناخته شده انتخاب کنید، مانند FR-4 یا Megtron 6. این مواد به شما کمک می کنند تا تلفات سیگنال و امپدانس را کنترل کنید. در مرحله بعد، stack-up PCB خود را با دقت برنامه ریزی کنید. ضخامت هر لایه را تنظیم کنید و صفحات زمین را نزدیک به لایه های سیگنال قرار دهید. این تنظیم به شما کمک می کند تا به امپدانس هدف خود برسید.در اینجا چند مرحله برای کمک به طراحی شما آورده شده است:

1. 

شبیه سازی مدار آنالوگ2. 

ماشین حساب های آنلاین3. 

اندازه گیری ابزار4. 

کوپن های تست5. 

سعی کنید از vias کمتری استفاده کنید و جفت های دیفرانسیل را با طول یکسان نگه دارید.6. 

یادداشت های واضحی در مورد عرض مسیر، ضخامت دی الکتریک و کوپن های آزمایشی اضافه کنید.7. 

امپدانس را پس از ساخت برد با Time Domain Reflectometry (TDR) بررسی کنید.8. 

با سازنده خود همکاری کنید تا تلرانس ها و انتخاب مواد را مدیریت کنید.9. 

فاصله را بیشتر کنید و صفحات زمین را برای کاهش EMI و تداخل متقابل اضافه کنید.10. 

از قوانین مسیریابی برای جفت های دیفرانسیل پیروی کنید، مانند نزدیک نگه داشتن آنها و یکسان بودن طول آنها.ابزارهای شبیه سازی به شما امکان می دهند امپدانس را بررسی و کنترل کنید

قبل از ساخت برد خود. این ابزارها به شما کمک می کنند تا stack-up ها و اندازه های مختلف مسیر را آزمایش کنید. شما می توانید مشکلات را زودتر پیدا کنید و در زمان و هزینه صرفه جویی کنید.نکته:

همیشه از سازنده خود گزارش های تست بخواهید. گزارش های خوب، امپدانس اندازه گیری شده واقعی را نشان می دهند و به شما کمک می کنند تا مشکلات را زودتر پیدا کنید.همکاری با تولید کننده

شما باید برای دریافت امپدانس مناسب، از نزدیک با سازنده PCB خود همکاری کنید. مقادیر امپدانس هدف، جزئیات stack-up و شکل مسیر خود را در مراحل اولیه به اشتراک بگذارید.

یک جدول stack-up کامل ارائه دهید که عرض مسیر و مقادیر امپدانس را برای هر لایه فهرست می کند. این اطلاعات را در نقشه های ساخت خود یا به عنوان یک فایل متنی با فایل های Gerber خود قرار دهید.تولیدکنندگان از نرم افزار مدل سازی برای بررسی طراحی شما و پیشنهاد تغییرات در صورت نیاز استفاده می کنند. آنها ممکن است از شما بخواهند که فقط از یک امپدانس هدف در هر لایه استفاده کنید تا آزمایش را آسان تر کنید.

از سازنده خود بخواهید که کوپن های تست امپدانس بسازد. این کوپن ها به آنها اجازه می دهند تا امپدانس واقعی را با استفاده از TDR اندازه گیری کنند و آن را با اهداف شما مقایسه کنند.در اینجا چیزی است که شما باید به اشتراک بگذارید:

اطلاعاتی که باید به اشتراک گذاشته شود

چرا این مهم است	مقادیر امپدانس هدف
فرآیند تولید کننده را هدایت می کند	داده های stack-up و مواد
اطمینان حاصل می کند که درخواست خود را به طور مستقیم به ما بفرستید حالا ارسال کن تلفن：001-512-7443871 ایمیل：sales@ltcircuit.com درباره ما مشخصات شرکت تور کارخانه کنترل کیفیت نقشه سایت مناسبت ها اخبار پرونده ها LT CIRCUIT CO.,LTD. ما هر چه زودتر باهاتون تماس ميگيريم لطفا نیاز خود را به طور خلاصه شرح دهید ثبت نام سیاست حفظ حریم خصوصی چین کیفیت خوب برد PCB HDI عرضه کننده. حقوق چاپ 2024-2025 LT CIRCUIT CO.,LTD. . تمامی حقوق محفوظ است.