Retirada de linhas de transmissão de stripline
Revendo estruturas de roteamento de stripline
Os quatro passos básicos de roteamento de linhas de transmissão de stripline
Como o design de PCB As ferramentas CAD podem ajudar no encaminhamento da linha de transmissão
A tecnologia da placa de circuito impresso continua a crescer e expandir-se
Como a tecnologia de processador utilizada nas placas de circuito impresso continua a evoluir, assim como a necessidade de conduzir os seus circuitos a velocidades cada vez maiores. A cada nova iteração de processadores é introduzida, as velocidades de comutação dos sinais tornam-se mais rápidas, o que, por sua vez, requer maior cuidado na forma como esses sinais são encaminhados na placa de circuito impresso. Com as maiores velocidades de clock e menores tempos de transição deste circuito, muitas conexões que antes eram roteadas sem preocupação agora precisam ser tratadas como linhas de transmissão de alta velocidade.
Para conduzir adequadamente estas linhas de transmissão com sua comutação de alta velocidade, o roteamento de traços na placa de circuito impresso precisa ter sua impedância cuidadosamente controlada. Isto requer que a estrutura das linhas de transmissão através da placa seja muito consistente, a fim de evitar que qualquer parte do sinal seja refletida. Estes reflexos de sinal podem causar ruído na linha e, em última instância, degradar o desempenho do circuito. Para prevenir problemas como estes requer a configuração do empilhamento da camada da placa e regras de roteamento para o roteamento da linha de transmissão de stripline na placa de circuito impresso, que iremos explorar aqui com mais detalhes.
Stripline in Review
Stripline routing é a configuração da camada da placa de circuito que permite que uma camada interna de roteamento de traços seja colada entre duas camadas da placa de terra. Controlando cuidadosamente a espessura e constante dieléctrica (Dk) do material isolante entre as camadas de encaminhamento e planas, é possível criar traços a uma largura específica e peso de cobre que irão operar a uma impedância específica. Isso é chamado de roteamento de impedância controlada, e muitas vezes é necessário quando se roteia linhas de transmissão em uma placa de circuito impresso a fim de eliminar qualquer reflexão de sinal.
Uma outra configuração de roteamento de linha de transmissão é conhecida como microstrip, que é semelhante ao roteamento stripline, exceto que a microstrip é roteada em uma camada externa da placa. Com esta configuração, existe apenas um plano de referência e dielétrico isolante sob a camada de roteamento de superfície. Sem a mesma quantidade de blindagem acima e abaixo do roteamento que o stripline tem, o microstrip não oferece o mesmo nível de isolamento. Além disso, a exposição de traços em vez de ser colada entre planos muda o cálculo da impedância devido ao valor Dk do ar. É por isso que o roteamento microstrip é tipicamente mais amplo que o stripline.
Porque o roteamento stripline é bem isolado entre as camadas dielétrica e plana, entretanto, as linhas de transmissão não irradiam tanta energia quanto com o microstrip. Isto permite traços menores e mais apertados. Além disso, a configuração de stripline oferece mais proteção contra a entrada de sinais agressores que podem criar interferências. A seguir, veremos os quatro passos básicos de roteamento de linhas de transmissão stripline.
Roteamento PCB sob os componentes
Roteamento de linhas de transmissão stripline
Existem quatro passos básicos a considerar para rotear com sucesso linhas de transmissão stripline:
Pilhamento de camadas: Usando uma configuração de stripline para rotear linhas de transmissão começa com a criação do stackup da camada de placa. Não apenas uma camada de roteamento dedicada entre dois planos de terra precisa ser especificada, mas os materiais dielétricos e suas larguras também terão que ser planejados. Isto é importante para o próximo passo.
Cálculos de Impedância: A equipe de layout da placa de circuito impresso precisará da informação de empilhamento da camada da placa para calcular corretamente as larguras de roteamento das linhas de impedância controladas. Ao conectar os materiais da placa que serão usados junto com suas larguras, a calculadora será capaz de determinar a largura de traçado correta para os valores de impedância alvo.
Routing: As linhas de transmissão precisam ser isoladas de outros tipos de roteamento de sinal, portanto, certifique-se de configurar suas regras de projeto para dar uma folga adequada a essas linhas. Outros sinais podem usar a mesma camada, eles só precisam ficar fora do caminho das linhas de transmissão de alta velocidade, a fim de preservar a integridade do sinal dessas linhas.
Planos de terra: Ao rotear as linhas de transmissão, certifique-se de não rotear sobre quebras no plano do solo. As linhas de transmissão requerem uma camada plana ininterrupta para um caminho de retorno de sinal limpo e direto. Quaisquer interrupções nas camadas planas devido a planos divididos, cortes, ou mesmo uma massa de vias, farão com que o sinal de retorno percorra o plano criando ruído à medida que ele avança.
Neste ponto, você está pronto para começar a rotear suas linhas de transmissão de stripline. Dependendo da necessidade, existem diferentes tipos de configurações de roteamento de stripline que você pode usar também. Em alguns casos, você pode precisar que o roteamento seja deslocado entre os planos de referência, ou acoplado junto com outro sinal. Você pode ver alguns exemplos na ilustração abaixo.
Alguns exemplos de estruturas de roteamento de stripline
O que você precisa nas suas ferramentas de projeto para roteamento de stripline
A próxima pergunta é, como as suas ferramentas de projeto PCB podem ajudá-lo com o roteamento de linhas de transmissão de stripline? Existem muitas capacidades de ferramentas de design de placas de circuito impresso que seriam muito úteis começando com a capacidade de trabalhar diretamente com o seu fabricante, a fim de importar informações de empilhamento de camadas de placas. Ao usar o formato de dados IPC 2581, seu fabricante poderia enviar a você o empilhamento de camadas preferido, completo com materiais, larguras e configurações de camadas. Você poderia então usar os mesmos protocolos para enviar de volta seus arquivos de placa acabados para fabricação e montagem. Calculadoras de impedância embutidas nas ferramentas de design também seriam úteis, assim como regras de design e recursos avançados de edição para roteamento e criação de plano de aterramento.
Felizmente este nível de sofisticação da ferramenta de design não é algo que você tem que esperar, já está disponível para você no mercado hoje. Um exemplo de um sistema de design PCB que tem todas as características e capacidades de que temos estado a falar aqui é da Cadence. O OrCAD PCB Designer tem as ferramentas e funcionalidades para levar o seu design de forma especializada desde o conceito até aos ficheiros finais de fabrico, bem como para o ajudar no encaminhamento da sua linha de transmissão de stripline. Com o OrCAD, você tem acesso a bibliotecas, ferramentas de captura de esquemas e SPICE, bem como todos os recursos de layout PCB que você precisará para o sucesso.
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