Key Takeaways
-
ストリップライン配線構造の見直し
-
ストリップライン伝送路配線における4つの基本ステップ
-
How PCB design CADツールは伝送線路の配線に役立ちます
回路基板技術は成長と拡大を続けています
プリント回路基板で使用されているプロセッサ技術は進化を続けています。 そのため、回路をより高速に動作させることが求められています。 新しいプロセッサーが登場するたびに、信号の切り替え速度が速くなり、その結果、PCB上の信号の配線に大きな注意が必要になっています。 クロック速度が上がり、回路の遷移時間が短くなると、以前は気にせずに配線されていた多くの接続が、高速の伝送線路として扱われる必要があります。 このため、信号の一部が反射しないように、基板内の伝送路の構造を非常に安定させる必要がある。 このような信号の反射は、ライン上のノイズの原因となり、最終的には回路の性能を低下させる。 これらのような問題を防ぐには、PCB 内のストリップライン伝送線路のルーティングのための基板レイヤーのスタックアップとルーティング ルールを設定する必要がありますが、ここではその詳細について説明します。
Stripline in Review
ストリップライン配線は、内部トレース配線レイヤーを 2 つのグランド プレーンのレイヤーで挟み込んだ回路基板のレイヤー構成とします。 配線層とプレーン層の間の絶縁材料の厚さと誘電率 (Dk) を慎重に制御することにより、特定のインピーダンスで動作する、特定の幅と銅の重量のトレースを作成することができます。 これは、インピーダンス制御配線と呼ばれ、信号の反射をなくすために PCB に伝送線を配線する際によく必要とされます。
伝送線の配線の別の構成はマイクロストリップとして知られており、マイクロストリップが基板の外層に配線される以外はストリップライン配線に似ています。 この構成では、表面の配線層の下に、1 つの基準面と絶縁誘電体があるだけです。 ストリップラインのように配線の上下にシールドがないと、マイクロストリップは同じレベルの絶縁を提供できない。 さらに、プレーンに挟まれるのではなく、トレースが露出することで、空気のDk値によりインピーダンスの計算が変化する。 このため、マイクロストリップ配線は、一般的にストリップラインよりも幅が広くなります。
ストリップライン配線は、誘電体とプレーン層の間で十分に絶縁されているので、伝送線はマイクロストリップほど多くのエネルギーを放射しません。 これにより、トレースをより小さく、よりタイトに配線することができます。 さらに、ストリップライン構成は、干渉を引き起こす可能性のあるアグレッサー信号の入力から、より保護することができます。 次に、ストリップライン伝送路の配線に関する4つの基本的なステップを説明します。
PCB のコンポーネント下の配線
Routing Stripline Transmission Lines
Stripline 伝送ラインをうまく配線するために考慮するべき 4 つの基本ステップがあります：
-
Layer stackup.Layer (レイヤーの積み重ね)。
-
レイヤースタックアップ: 伝送路の配線にストリップライン構成を使用するには、ボードレイヤースタックアップの作成から開始します。 2 つのグランドプレーン間の専用配線レイヤーを指定する必要があるだけでなく、誘電体材料とその幅も計画する必要があります。 これは次のステップで重要です。
-
Impedance calculations: PCB レイアウトチームは、制御されたインピーダンス線の配線幅を正しく計算するために、ボード層のスタックアップ情報が必要です。 使用されるボード材料とその幅をプラグインすることにより、計算機は、ターゲットインピーダンス値に対する正しいトレース幅を決定することができます。 伝送線路は、他のタイプの信号配線から分離する必要があるため、これらの線路に十分なクリアランスを与えるようにデザイン ルールを設定することを確認してください。 他の信号も同じレイヤーを使用できますが、これらの信号のシグナル インテグリティを維持するために、高速伝送線路の邪魔にならないようにする必要があるだけです。 伝送路を配線する場合、接地面の破損を越えて配線しないように注意してください。 伝送線路は、クリーンでダイレクトな信号のリターン パスのために、中断のないプレーン レイヤーを必要とします。 プレーンの分割、切り抜き、あるいは大量のビアによるプレーン層の中断は、戻り信号がプレーン上をさまよい、ノイズを発生させる原因となります。 必要性に応じて、さまざまなタイプのストリップライン配線構成を使用することもできます。 場合によっては、基準面間のオフセットや、他の信号との結合が必要なこともあります。 下の図にその例をいくつか示します。
Some examples of stripline routing structures
What You Need in Your Design Tools for Stripline Routing
次の質問は、ストリップライン伝送配線のために PCB 設計ツールはどう役立つか、ということです。 PCB 設計ツールには、ボード レイヤーのスタックアップ情報をインポートするためにメーカーと直接作業する機能から始めて、非常に役立つ機能がたくさんあります。 IPC 2581データフォーマットを使用することによって、あなたのメーカーは、材料、幅、および層構成を含む彼らの望ましいレイヤースタックアップをあなたに送ることができます。 その後、同じプロトコルを使用して、製造と組み立てのために完成した基板ファイルを送り返すことができます。 設計ツールに組み込まれたインピーダンス計算機も、配線やグランド プレーン作成のためのデザイン ルールや高度な編集機能と同様に役に立ちます。 ここで述べてきたようなすべての機能と性能を備えた PCB 設計システムの例として、Cadence 社のものがあります。 OrCAD PCB Designerは、設計をコンセプトから最終的な製造ファイルにするためのツールと機能を備えており、ストリップライン伝送路の配線もサポートします。 OrCAD では、ライブラリ、回路図キャプチャー、SPICE ツール、および成功に必要なすべての PCB レイアウト機能を利用できます。
Cadence がどのようにソリューションを提供するかについてもっと知りたい場合は、当社および当社のエキスパート チームに相談してください。
Linkedinでフォローする ウェブサイトを訪問する Cadence PCB Solutionsの他のコンテンツ により、ユーザーは正確に設計サイクルを短縮し、最新のIPC-2581業界標準を通じて製造に引き渡すことができます。
-