Key Takeaways
-
Przegląd struktur routingu linii paskowych
-
Cztery podstawowe kroki w routingu paskowych linii transmisyjnych
-
Jak projektowanie PCB Narzędzia CAD mogą pomóc w trasowaniu linii transmisyjnych
Technologia płytek drukowanych wciąż się rozwija i rozszerza
Ponieważ technologia procesorów stosowanych w płytkach drukowanych wciąż ewoluuje, tak samo jak potrzeba prowadzenia ich obwodów z coraz większymi prędkościami. Wraz z wprowadzaniem każdej nowej iteracji procesorów, prędkości przełączania sygnałów stają się coraz szybsze, co z kolei wymaga większej staranności w sposobie prowadzenia tych sygnałów na płytce drukowanej. Przy wyższych prędkościach zegara i krótszych czasach przejścia tego obwodu, wiele połączeń, które wcześniej były prowadzone bez obaw, teraz muszą być traktowane jako szybkie linie transmisyjne.
Aby prawidłowo prowadzić te linie transmisyjne z ich szybkim przełączaniem, trasowanie śladów w PCB musi mieć swoją impedancję starannie kontrolowaną. Wymaga to, że struktura linii transmisyjnych przez płytę być bardzo spójne, aby zapobiec jakiejkolwiek części sygnału z odbicia. Te odbicia sygnału mogą powodować szum na linii i ostatecznie pogorszyć wydajność obwodu. Aby zapobiec problemom takim jak te wymaga ustawienia warstw płyty i zasad routingu dla linii transmisyjnej stripline w PCB, które zbadamy tutaj bardziej szczegółowo.
Stripline w przeglądzie
Stripline routing jest konfiguracją warstw płyty obwodu, która pozwala na wewnętrzną warstwę routingu śladu, aby być umieszczona pomiędzy dwoma warstwami płaszczyzny uziemienia. Poprzez staranne kontrolowanie grubości i stałej dielektrycznej (Dk) materiału izolacyjnego pomiędzy warstwami trasowania i płaszczyzny, można stworzyć ślady o określonej szerokości i masie miedzi, które będą działać przy określonej impedancji. Jest to określane jako kontrolowana impedancja routingu, i jest często wymagane podczas routingu linii transmisyjnych na PCB w celu wyeliminowania wszelkich odbić sygnału.
Inna konfiguracja routingu linii transmisyjnych jest znana jako mikropaskowa, która jest podobna do routingu linii paskowej, z wyjątkiem tego, że mikropaskowa jest prowadzona na zewnętrznej warstwie płyty. W tej konfiguracji istnieje tylko jedna płaszczyzna odniesienia i dielektryk izolacyjny pod warstwą routingu powierzchniowego. Bez takiej samej ilości ekranowania powyżej i poniżej trasowania, jaką posiada linia paskowa, mikropasek nie oferuje takiego samego poziomu izolacji. Ponadto, ekspozycja ścieżek zamiast być umieszczona pomiędzy płaszczyznami zmienia obliczenia impedancji ze względu na wartość Dk powietrza. To dlatego mikrostrip routing jest zazwyczaj szerszy niż stripline.
Ponieważ stripline routing jest dobrze izolowany pomiędzy dielektrykiem i warstwami płaskimi jednak linie transmisyjne nie promieniują tak dużo energii jak w przypadku mikropasków. Pozwala to na stosowanie mniejszych i bardziej ciasno poprowadzonych ścieżek. Ponadto, konfiguracja stripline oferuje większą ochronę przed przychodzącymi sygnałami agresora, które mogą powodować zakłócenia. Następnie przyjrzymy się czterem podstawowym krokom routingu linii transmisyjnej typu stripline.
Trasowanie linii pod elementami
Trasowanie linii transmisyjnych typu stripline
Są cztery podstawowe kroki, które należy rozważyć, aby pomyślnie poprowadzić linie transmisyjne typu stripline:
-
Układ warstw: Korzystanie z konfiguracji linii paskowej do routingu linii transmisyjnych zaczyna się od stworzenia układu warstw na płycie. Nie tylko dedykowana warstwa routingu pomiędzy dwiema płaszczyznami masy musi być określona, ale również materiały dielektryczne i ich szerokości muszą być zaplanowane. Jest to ważne dla następnego kroku.
-
Obliczenia impedancji: Zespół zajmujący się układem PCB będzie potrzebował informacji o ułożeniu warstw płyty, aby prawidłowo obliczyć szerokości trasowania linii o kontrolowanej impedancji. Po wprowadzeniu materiałów, które zostaną użyte na płycie wraz z ich szerokościami, kalkulator będzie w stanie określić prawidłową szerokość ścieżki dla docelowych wartości impedancji.
-
Routing: Linie transmisyjne muszą być odizolowane od innych typów tras sygnałów, więc upewnij się, że skonfigurowałeś zasady projektowania, aby zapewnić odpowiedni odstęp dla tych linii. Inne sygnały mogą korzystać z tej samej warstwy, muszą tylko pozostać z dala od szybkich linii transmisyjnych, aby zachować integralność sygnału tych linii.
-
Płaszczyzny uziemienia: Podczas trasowania linii transmisyjnych należy pamiętać, aby nie prowadzić ich nad przerwami w płaszczyźnie uziemienia. Linie transmisyjne wymagają nieprzerwanej warstwy płaszczyzny, aby zapewnić czystą i bezpośrednią ścieżkę powrotną sygnału. Wszelkie przerwy w warstwach płaszczyzny z powodu podziału płaszczyzny, wycięć, a nawet masy przelotek, spowodują, że sygnał powrotny będzie błądził po płaszczyźnie tworząc szum, jak idzie.
W tym momencie jesteś gotowy, aby rozpocząć trasowanie linii transmisyjnych stripline. W zależności od potrzeb, istnieją różne rodzaje konfiguracji routingu linii paskowej, które można wykorzystać, jak również. W niektórych przypadkach, możesz potrzebować routingu, aby być przesunięty między płaszczyznami odniesienia, lub sprzężone razem z innym sygnałem. Kilka takich przykładów można zobaczyć na poniższej ilustracji.
Kilka przykładów struktur trasowania linii paskowych
Co jest potrzebne w narzędziach projektowych do trasowania linii paskowych
Następne pytanie brzmi, w jaki sposób narzędzia do projektowania PCB mogą pomóc w trasowaniu linii transmisyjnych linii paskowych? Istnieje wiele możliwości narzędzi do projektowania PCB, które byłyby bardzo pomocne, począwszy od możliwości bezpośredniej współpracy z producentem w celu zaimportowania informacji o ułożeniu warstw płyty. Korzystając z formatu danych IPC 2581, producent może przesłać preferowany układ warstw wraz z materiałami, szerokościami i konfiguracjami warstw. Następnie można użyć tych samych protokołów, aby odesłać pliki gotowych płytek do fabryki i montażu. Kalkulatory impedancji wbudowane w narzędzia projektowe byłyby również pomocne, podobnie jak zasady projektowania i zaawansowane funkcje edycji trasowania i tworzenia płaszczyzny uziemienia.
Na szczęście ten poziom zaawansowania narzędzi projektowych nie jest czymś, na co trzeba czekać, jest on już dostępny na dzisiejszym rynku. Przykładem systemu do projektowania PCB, który posiada wszystkie funkcje i możliwości, o których tutaj mówimy, jest system firmy Cadence. OrCAD PCB Designer ma narzędzia i funkcje, aby fachowo wziąć swój projekt od koncepcji do ostatecznych plików produkcyjnych, jak również pomóc Ci z trasowania linii transmisyjnej stripline. Dzięki OrCAD masz dostęp do bibliotek, narzędzi do przechwytywania schematów i SPICE, a także wszystkich funkcji układu PCB, które będą potrzebne do osiągnięcia sukcesu.
Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej o tym, jak Cadence ma rozwiązanie dla Ciebie, porozmawiaj z nami i naszym zespołem ekspertów.
About the Author
Rozwiązania Cadence PCB to kompletne narzędzie do projektowania front to back umożliwiające szybkie i wydajne tworzenie produktów. Cadence umożliwia użytkownikom dokładne skrócenie cykli projektowych do przekazania do produkcji dzięki nowoczesnym standardom przemysłowym IPC-2581.
Follow on Linkedin Visit Website More Content by Cadence PCB Solutions