نمونه اولیه برد مدار چاپی دو طرفه FR4 TG140 با کنترل امپدانس
مشخصات محصول:
| جنس پایه: | FR4 TG140 |
| ضخامت برد مدار چاپی: | ۱.۶+/- ۱۰٪ میلی‌متر |
| تعداد لایه‌ها: | 2L |
| ضخامت مس: | ۱/۱ اونس |
| عملیات سطحی: | HASL-LF |
| ماسک لحیم کاری: | سبز براق |
| سیلک اسکرین: | سفید |
| فرآیند ویژه: | استاندارد |
کاربرد
بردهای مدار چاپی با امپدانس کنترل‌شده دارای ویژگی‌های زیر هستند:
۱. فرآیند تولید برد مدار، از جمله انتخاب مواد، سیم‌کشی چاپی، فاصله‌گذاری لایه‌ها و غیره را به شدت کنترل کنید تا از پایداری امپدانس مدار اطمینان حاصل شود.
۲. از ابزارهای خاص طراحی PCB استفاده کنید تا اطمینان حاصل شود که امپدانس الزامات طراحی را برآورده می‌کند.
۳. در کل طرح و مسیریابی PCB، از کوتاه‌ترین مسیر استفاده کنید و خمیدگی را کاهش دهید تا پایداری امپدانس تضمین شود.
۴. تقاطع بین خط سیگنال و خط برق و خط زمین را به حداقل برسانید و تداخل و تداخل خط سیگنال را کاهش دهید.
۵. از فناوری امپدانس تطبیقی در خط انتقال سیگنال پرسرعت استفاده کنید تا خلوص و پایداری سیگنال تضمین شود.
۶. از فناوری اتصال بین لایه‌ای برای کاهش نویز اتصال و تابش الکترومغناطیسی استفاده کنید.
۷. با توجه به الزامات امپدانس مختلف، ضخامت لایه، عرض خط، فاصله خط و ثابت دی‌الکتریک مناسب را انتخاب کنید.
۸. از یک ابزار تست خاص برای انجام تست امپدانس روی برد مدار استفاده کنید تا مطمئن شوید که پارامترهای امپدانس الزامات طراحی را برآورده می‌کنند.
چرا کنترل امپدانس مرسوم فقط می‌تواند 10٪ انحراف داشته باشد؟
بسیاری از دوستان واقعاً امیدوارند که امپدانس را بتوان تا ۵٪ کنترل کرد و من حتی در مورد الزام امپدانس ۲.۵٪ شنیده‌ام. در واقع، روال کنترل امپدانس ۱۰٪ انحراف دارد، کمی سختگیرانه‌تر، می‌تواند به ۸٪ برسد، دلایل زیادی وجود دارد:
1، انحراف خود ماده صفحه
۲. انحراف اچینگ در طول پردازش PCB
۳. تغییر سرعت جریان ناشی از لایه لایه شدن در طول پردازش PCB
۴. در سرعت بالا، زبری سطح فویل مسی، اثر الیاف شیشه PP و اثر تغییر فرکانس DF محیط باید امپدانس را درک کنند.
بردهای مدار با الزامات امپدانس معمولاً کجا استفاده می‌شوند؟
بردهای مدار با الزامات امپدانس معمولاً برای انتقال سیگنال با سرعت بالا، مانند انتقال سیگنال دیجیتال با سرعت بالا، انتقال سیگنال فرکانس رادیویی و انتقال سیگنال موج میلی‌متری استفاده می‌شوند. دلیل این امر این است که امپدانس برد مدار با سرعت انتقال و پایداری سیگنال مرتبط است. اگر طراحی امپدانس غیرمنطقی باشد، بر کیفیت انتقال سیگنال تأثیر می‌گذارد و حتی باعث از دست رفتن سیگنال می‌شود. بنابراین، در مواردی که به کیفیت انتقال سیگنال بالا نیاز است، معمولاً استفاده از بردهای مدار با الزامات امپدانس ضروری است.
سوالات متداول
امپدانس، میزان مخالفت یک مدار الکتریکی را هنگام اعمال جریان متناوب به آن اندازه‌گیری می‌کند. این ترکیبی از ظرفیت خازنی و القایی یک مدار الکتریکی در فرکانس بالا است. امپدانس، مشابه مقاومت، با واحد اهم اندازه‌گیری می‌شود.
چند عامل که بر کنترل امپدانس در طول طراحی PCB تأثیر می‌گذارند عبارتند از عرض مسیر، ضخامت مس، ضخامت دی‌الکتریک و ثابت دی‌الکتریک.
۱) Er با مقدار امپدانس نسبت معکوس دارد
۲) ضخامت دی‌الکتریک متناسب با مقدار امپدانس است
۳) پهنای خط با مقدار امپدانس نسبت معکوس دارد
۴) ضخامت مس با مقدار امپدانس نسبت معکوس دارد
۵) فاصله خطوط متناسب با مقدار امپدانس است (امپدانس تفاضلی)
۶) ضخامت مقاومت لحیم با مقدار امپدانس نسبت معکوس دارد
در کاربردهای فرکانس بالا، تطبیق امپدانس مسیرهای PCB در حفظ یکپارچگی داده‌ها و وضوح سیگنال مهم است. اگر امپدانس مسیر PCB که دو قطعه را به هم متصل می‌کند با امپدانس مشخصه قطعات مطابقت نداشته باشد، ممکن است زمان سوئیچینگ در دستگاه یا مدار افزایش یابد.
امپدانس تک سر، امپدانس تفاضلی، امپدانس همسطح و خط نواری کوپل شده کنار پهن
