Key Takeaways
-
Reviewing stripline routing structures
-
The four basic steps in routing stripline transmission lines
-
How PCB design CAD-eszközök segíthetnek az átviteli vonalak útválasztásában
Az áramköri lapok technológiája folyamatosan növekszik és bővül
A nyomtatott áramköri lapokban használt processzor technológia folyamatosan fejlődik, így az áramköreik egyre nagyobb sebességgel történő vezetésének igénye is. A processzorok minden egyes új iterációjának bevezetésével a jelek kapcsolási sebessége egyre gyorsabbá válik, ami viszont nagyobb gondosságot igényel a jelek áramkörön történő elvezetését illetően. A nagyobb órajelsebességek és az áramkörök rövidebb átmenetideje miatt számos olyan csatlakozást, amelyet korábban gond nélkül elvezettek, most nagy sebességű átviteli vezetékekként kell kezelni.
Az átviteli vezetékek nagy sebességű kapcsolásainak megfelelő vezetéséhez a nyomtatott áramköri lapon a nyomvonalvezetés impedanciáját gondosan szabályozni kell. Ez megköveteli, hogy az átviteli vonalak szerkezete a lapon keresztül nagyon következetes legyen annak érdekében, hogy a jel bármely része ne tükröződjön vissza. Ezek a jelvisszaverődések zajt okozhatnak a vezetéken, és végső soron ronthatják az áramkör teljesítményét. Az ilyen jellegű problémák megelőzése megköveteli a nyomtatott áramköri lapon a csíkvezetékes átviteli vezetékek útvonalvezetésére vonatkozó rétegfelépítési és útválasztási szabályok beállítását, amelyeket itt részletesebben is megvizsgálunk.
Stripline in Review
A csíkvezetékes útvonalvezetés az az áramköri lap rétegkonfiguráció, amely lehetővé teszi, hogy egy belső nyomvonalvezetési réteg két alaplapi réteg közé legyen beékelve. Az útválasztó és a síkrétegek közötti szigetelőanyag vastagságának és dielektromos állandójának (Dk) gondos szabályozásával meghatározott szélességű és réztömegű nyomvonalak hozhatók létre, amelyek meghatározott impedanciával működnek. Ezt nevezik szabályozott impedanciájú útválasztásnak, és gyakran van rá szükség az átviteli vezetékek NYÁK-on történő útválasztásakor a jelvisszaverődések kiküszöbölése érdekében.
Az átviteli vezetékek útválasztásának másik konfigurációja az úgynevezett mikrocsík, amely hasonló a szalagvezetékes útválasztáshoz, kivéve, hogy a mikrocsíkot a NYÁK egy külső rétegén vezetik. Ennél a konfigurációnál csak egy referenciasík és egy szigetelő dielektrikum van a felületi útválasztó réteg alatt. A csíkvezetékkel megegyező mértékű árnyékolás nélkül az útválasztás felett és alatt a mikrocsík nem nyújt ugyanolyan szintű szigetelést, mint a csíkvezeték. Ezenkívül a nyomvonalak expozíciója ahelyett, hogy síkok között szendvicsként lenne elhelyezve, megváltoztatja az impedancia számítást a levegő Dk értéke miatt. Ez az oka annak, hogy a mikrocsíkos vonalvezetés jellemzően szélesebb, mint a szalagvezeték.
Miatt azonban a szalagvezeték vonalvezetése jól szigetelt a dielektrikum és a sík rétegek között, az átviteli vonalak nem sugároznak annyi energiát, mint a mikrocsík esetében. Ez lehetővé teszi a kisebb és szorosabban vezetett nyomvonalakat. Ezenkívül a szalagvezetékes konfiguráció nagyobb védelmet nyújt a bejövő támadó jelekkel szemben, amelyek interferenciát okozhatnak. A következőkben a szalagvezetékes átviteli vonalak útválasztásának négy alapvető lépését tekintjük át.
PCB nyomvonalvezetés az alkatrészek alatt
Szalagvezetékes átviteli vonalak vezetése
A csíkvezetékes átviteli vonalak sikeres vezetéséhez négy alapvető lépést kell figyelembe venni:
-
Rétegfelépítés: A szalagvezetékes konfiguráció használata az átviteli vonalak útválasztásához a lap rétegrendjének kialakításával kezdődik. Nemcsak a két alaplap közötti dedikált útválasztó réteget kell meghatározni, hanem a dielektromos anyagokat és azok szélességét is meg kell tervezni. Ez a következő lépés szempontjából fontos.
-
Impedancia számítások: A nyomtatott áramköri lapok elrendezésével foglalkozó csapatnak szüksége lesz a laprétegek egymásra helyezésével kapcsolatos információkra ahhoz, hogy helyesen ki tudja számítani a szabályozott impedanciájú vezetékek útvonalszélességét. A felhasznált lapanyagokat és azok szélességét beillesztve a kalkulátor képes lesz meghatározni a helyes nyomvonalszélességet a megcélzott impedanciaértékekhez.
-
Útvonalvezetés: Az átviteli vonalakat el kell különíteni más típusú jelvezetésektől, ezért ügyeljen arra, hogy a tervezési szabályokat úgy állítsa be, hogy megfelelő távolságot biztosítson ezeknek a vonalaknak. Más jelek is használhatják ugyanazt a réteget, csak távol kell maradniuk a nagysebességű átviteli vonalak útjából, hogy megőrizzék e vonalak jelintegritását.
-
Az alapsíkok: Az átviteli vonalak vonalvezetésénél ügyeljen arra, hogy ne az alapsík törései fölött vezessen. Az átviteli vonalaknak megszakítás nélküli síkrétegre van szükségük a tiszta és közvetlen jelvisszatérési útvonalhoz. A síkrétegek bármilyen megszakítása, amely osztott síkok, kivágások vagy akár átvezetések tömkelege miatt keletkezik, azt eredményezi, hogy a visszatérő jel a síkban vándorol, és közben zajt hoz létre.
Ezzel a ponttal készen áll a szalagvezetékes átviteli vezetékek útválasztásának megkezdésére. Az igényektől függően különböző típusú csíkvezeték-útválasztási konfigurációkat is használhat. Bizonyos esetekben szükség lehet arra, hogy az útvonalvezetés a referenciasíkok között eltolódjon, vagy egy másik jellel együtt legyen összekapcsolva. Az alábbi ábrán néhány példát láthat ezekre.
Szalagvezetékes útválasztási struktúrák néhány példája
Mire van szüksége a tervezőeszközeiben a csíkvezetékes útválasztáshoz
A következő kérdés az, hogy hogyan segíthetnek a NYÁK-tervezési eszközei a csíkvezetékes átviteli vezetékek útválasztásában? Számos olyan PCB-tervezési eszköz képessége van, amely nagyon hasznos lenne, kezdve azzal a képességgel, hogy közvetlenül együttműködhet a gyártóval a laprétegek egymásra helyezésével kapcsolatos információk importálása érdekében. Az IPC 2581 adatformátum használatával a gyártó elküldheti Önnek az általa preferált rétegfelépítést az anyagokkal, szélességekkel és rétegkonfigurációkkal együtt. Ezután ugyanezeket a protokollokat használhatja a kész lapfájlok visszaküldéséhez a gyártáshoz és összeszereléshez. A tervezőeszközökbe beépített impedancia-kalkulátorok szintén hasznosak lennének, csakúgy, mint a tervezési szabályok és a fejlett szerkesztési funkciók az útválasztáshoz és az alaplapok létrehozásához.
Szerencsére a tervezőeszközök ilyen szintű kifinomultságára nem kell várni, hanem már ma is elérhető a piacon. Egy példa egy olyan NYÁK tervezőrendszerre, amely rendelkezik az összes olyan funkcióval és képességgel, amelyekről itt beszéltünk, a Cadence-től származik. Az OrCAD PCB Designer rendelkezik azokkal az eszközökkel és funkciókkal, amelyek szakszerűen elviszik a tervét a koncepciótól a végleges gyártási fájlokig, valamint segítenek Önnek a csíkvezetékes átviteli vonalak vonalvezetésében. Az OrCAD segítségével hozzáférhet a könyvtárakhoz, a sematic capture és SPICE eszközökhöz, valamint az összes olyan PCB layout funkcióhoz, amelyre szüksége van a sikerhez.
Ha többet szeretne megtudni arról, hogy a Cadence milyen megoldást kínál az Ön számára, beszéljen velünk és szakértői csapatunkkal.
A szerzőről
A Cadence PCB megoldások egy teljes körű front to back tervezőeszköz a gyors és hatékony termékkészítés érdekében. A Cadence lehetővé teszi a felhasználók számára a tervezési ciklusok pontos lerövidítését a gyártásnak való átadásig a modern, IPC-2581 ipari szabvány segítségével.
Follow on Linkedin Visit Website More Content by Cadence PCB Solutions