Skaičiuoklė
Impedancijos Skaičiuoklė
Apskaičiuokite PCB takelio charakteristinę impedanciją microstrip ir stripline struktūroms.
Parametrai
1oz = 0.035mm, 2oz = 0.070mm
FR4 ≈ 4.2-4.8, Rogers 4350B ≈ 3.48
Rezultatas
71.18 Ω
Įprastos reikšmės
- USB 2.0/3.0: 90Ω diferencialinis
- HDMI: 100Ω diferencialinis
- Ethernet: 100Ω diferencialinis
- RF/Bendras: 50Ω single-ended
* Tiksliam skaičiavimui naudokite profesionalius įrankius arba kreipkitės į mus.
Microstrip
Takelis ant išorinio sluoksnio, virš žemės plokštumos.
Stripline
Takelis vidiniame sluoksnyje, tarp dviejų žemės plokštumų.
Kas yra kontroliuojama impedancija?
Kontroliuojama impedancija yra PCB takelio projektavimas taip, kad linija turėtų tikslinę elektrinę charakteristiką esant konkrečiam stackup ir gamybos procesui. Tai svarbu didelio dažnio ir sparčių kraštinių signalams, nes tokiose grandinėse takelis elgiasi kaip perdavimo linija, o ne kaip paprastas „laidas“. Jei impedancija nesuderinta, dalis signalo atsispindi, padidėja nuostoliai ir pablogėja akių diagrama, laiko rezervas arba RF suderinimas.
Praktikoje tai reiškia, kad negalima izoliuotai žiūrėti tik į PCB CAD failą. Reikia žinoti realų dielektriko storį po presavimo, vario tipą, etch kompensaciją ir referencinių plokštumų padėtį.
Kada šis skaičiavimas patikimas, o kada nepakanka
Pirminis skaičiavimas labai naudingas ruošiant 2 ar 4 sluoksnių prototipą, vertinant 50 Ω viengalį kelią arba tikrinant, ar suplanuotas plotis apskritai telpa tarp mechaninių ribų. Jis taip pat padeda pokalbyje su gamykla, nes galima iš anksto suprasti, ar 90 Ω USB pora reikalaus plonesnio dielektriko ar siauresnio tarpo.
Nepakanka tada, kai yra labai dideli dažniai, neįprasti laminatai, via perėjimai, jungčių launch zonos ar mišrus signalų maršrutavimas per kelias terpės rūšis. Tada būtina pilnesnė SI analizė arba bent jau fabriko inžinerinė rekomendacija.
Palyginimo lentelė pagal projektinį tikslą
| Tikslas | Kas kritiškiausia | Pastaba |
|---|---|---|
| 50 Ω viengalė linija | Takelio plotis ir atstumas iki plokštumos | Tinka RF ir bendriems sparčių signalų keliams |
| 90 Ω diferencialinė pora | Tarpas tarp takelių ir stackup | Dažna USB projektų užduotis |
| 100 Ω diferencialinė pora | Vienoda geometrija per visą kelią | Dažna Ethernet ir HDMI grandinėse |
Dažniausiai užduodami klausimai
Kuo skiriasi microstrip ir stripline?
Microstrip yra takelis ant išorinio sluoksnio virš atskaitos plokštumos, todėl dalis lauko sklinda ore, o dalis dielektrike. Stripline yra uždaras vidiniame sluoksnyje tarp dviejų plokštumų, todėl jo laukas labiau kontroliuojamas. Dėl to skiriasi tiek impedancija, tiek jautrumas gamybos nuokrypiams.
Kodėl impedancijos skaičiavime svarbi dielektrinė konstanta?
Dielektrinė konstanta apibūdina, kaip medžiaga veikia elektrinį lauką. Kuo ji didesnė, tuo labiau mažėja linijos impedancija esant tai pačiai geometrijai. FR4 vertė nėra fiksuota, ji kinta pagal dervos sistemą, stiklo audinį, dažnį ir gamintojo stackup, todėl ankstyvas skaičiavimas visada turi būti patikrintas su fabriko duomenimis.
Ar šis įrankis tinka diferencialinėms poroms?
Jis pirmiausia padeda įvertinti vieno takelio geometriją, todėl diferencialinėms poroms tinka kaip pradinis orientyras. Tačiau galutinė 90 Ω arba 100 Ω diferencialinė vertė priklauso ne tik nuo vieno takelio pločio, bet ir nuo poros tarpo, vario storio, etch kompensacijos bei realaus stackup.
Kada būtina derinti impedanciją su PCB gamykla?
Kai projektas turi USB, HDMI, Ethernet, LVDS, RF ar kitų aukšto dažnio magistralių, impedancija negali likti vien teorine reikšme. Reikia gauti fabriko stackup, tikslines vario reikšmes, presavimo tolerancijas ir kupono testavimo tvarką. Be šio derinimo realus rezultatas gali nesutapti su CAD skaičiumi.
Ar vario storis labai keičia rezultatą?
Taip, ypač kai geometrija kompaktiška. Storesnis varis keičia efektyvų takelio plotį ir gali sumažinti impedanciją, jei kiti parametrai lieka tie patys. Todėl to paties 50 Ω tikslo neįmanoma aklai perkelti iš 1 oz stackup į 2 oz stackup be perskaičiavimo.
Kodėl impedancijos kontrolė svarbi EMS ir kabelių tiekėjui?
Aukšto dažnio produktas veikia kaip visa signalo grandinė, ne kaip atskiros dalys. Jei PCB takelis suprojektuotas 50 Ω, o jungtis, kabelis ar pereinamoji geometrija to neatitinka, atsiranda atspindžiai ir nuostoliai. Todėl geriausi rezultatai pasiekiami tada, kai plokštė, surinkimas ir kabelinis mazgas vertinami kartu.