Key Takeaways
- Revizuirea structurilor de rutare stripline
-
Cele patru etape de bază în rutarea liniilor de transmisie stripline
-
Cum proiectarea PCB Instrumentele CAD pot ajuta la rutarea liniilor de transmisie
Tehnologia plăcilor de circuite imprimate continuă să crească și să se extindă
În timp ce tehnologia procesoarelor utilizate în plăcile de circuite imprimate continuă să evolueze, la fel și nevoia de a conduce circuitele acestora la viteze din ce în ce mai mari. Pe măsură ce este introdusă fiecare nouă iterație de procesoare, vitezele de comutare a semnalelor devin mai rapide, ceea ce, la rândul său, necesită o mai mare atenție la modul în care aceste semnale sunt dirijate pe placa de circuit imprimat. Având în vedere vitezele mai mari ale ceasului și timpii de tranziție mai scurți ai acestor circuite, multe conexiuni care înainte erau rutate fără griji trebuie tratate acum ca linii de transmisie de mare viteză.
Pentru a conduce în mod corespunzător aceste linii de transmisie cu comutarea lor de mare viteză, rutarea traseelor în PCB trebuie să aibă impedanța controlată cu atenție. Acest lucru necesită ca structura liniilor de transmisie prin placă să fie foarte consistentă pentru a împiedica reflectarea oricărei porțiuni din semnal. Aceste reflexii ale semnalului pot cauza zgomot pe linie și, în cele din urmă, pot degrada performanța circuitului. Pentru a preveni astfel de probleme este necesar să se stabilească regulile de suprapunere a straturilor plăcii și de rutare pentru rutarea liniilor de transmisie stripline în PCB, pe care le vom explora aici mai detaliat.
Stripline in Review
Rutarea stripline este configurația straturilor plăcii de circuite care permite ca un strat de rutare a liniilor de traseu interne să fie intercalat între două straturi de plan de masă. Prin controlul atent al grosimii și al constantei dielectrice (Dk) a materialului izolator dintre stratul de rutare și stratul plan, puteți crea urme la o anumită lățime și greutate a cuprului care vor funcționa la o anumită impedanță. Acest lucru se numește rutare cu impedanță controlată și este adesea necesar la rutarea liniilor de transmisie pe o placă de circuit imprimat pentru a elimina orice reflexie a semnalului.
O altă configurație de rutare a liniilor de transmisie este cunoscută sub numele de microstrip, care este similară cu rutarea stripline, cu excepția faptului că microstrip este rutat pe un strat exterior al plăcii. Cu această configurație, există doar un plan de referință și un dielectric izolator sub stratul de rutare de suprafață. Fără aceeași cantitate de ecranare deasupra și dedesubtul rutei ca și în cazul stripline, microstrip nu oferă același nivel de izolare. În plus, expunerea traseelor, în loc să fie intercalate între planuri, modifică calculul impedanței datorită valorii Dk a aerului. Acesta este motivul pentru care rutarea microstrip este de obicei mai largă decât stripline.
Pentru că rutarea stripline este bine izolată între straturile dielectrice și plane, totuși, liniile de transmisie nu radiază la fel de multă energie ca în cazul microstrip. Acest lucru permite trasee mai mici și mai bine rutate. În plus, configurația stripline oferă mai multă protecție împotriva semnalelor agresoare care pot crea interferențe. În continuare, vom examina cei patru pași de bază pentru rutarea liniilor de transmisie stripline.
Rutarea PCB sub componente
Rutarea liniilor de transmisie stripline
Există patru pași de bază care trebuie luați în considerare pentru rutarea cu succes a liniilor de transmisie stripline:
-
Suprapunerea straturilor: Folosirea unei configurații stripline pentru rutarea liniilor de transmisie începe cu crearea stratificării straturilor plăcii. Nu numai că va trebui să fie specificat un strat de rutare dedicat între două planuri de masă, dar vor trebui planificate și materialele dielectrice și lățimile acestora. Acest lucru este important pentru următorul pas.
-
Calcule de impedanță: Echipa de machetare a PCB va avea nevoie de informațiile privind stivuirea straturilor plăcii pentru a calcula corect lățimile de rutare ale liniilor de impedanță controlată. Introducând materialele plăcii care vor fi utilizate împreună cu lățimile acestora, calculatorul va putea determina lățimea corectă a traseelor pentru valorile de impedanță țintă.
-
Routing: Liniile de transmisie trebuie să fie izolate de alte tipuri de rutare a semnalelor, așa că asigurați-vă că stabiliți regulile de proiectare pentru a oferi un spațiu liber adecvat pentru aceste linii. Alte semnale pot folosi același strat, ele trebuie doar să stea la distanță de liniile de transmisie de mare viteză pentru a păstra integritatea semnalului acelor linii.
-
Plani de masă: Atunci când rutați liniile de transmisie, asigurați-vă că nu treceți peste întreruperi în planul de masă. Liniile de transmisie au nevoie de un strat plan neîntrerupt pentru o cale de întoarcere a semnalului curată și directă. Orice întreruperi în straturile plane din cauza unor planuri divizate, decupaje sau chiar a unei mase de vias, vor face ca semnalul de întoarcere să se rătăcească în jurul planului, creând zgomot pe măsură ce se deplasează.
În acest punct, sunteți gata să începeți să rutați liniile de transmisie stripline. În funcție de necesități, există diferite tipuri de configurații de rutare a stripline pe care le puteți utiliza, de asemenea. În unele cazuri, este posibil să aveți nevoie ca rutarea să fie decalată între planurile de referință sau cuplată împreună cu un alt semnal. Puteți vedea câteva exemple în ilustrația de mai jos.
Câteva exemple de structuri de rutare stripline
De ce aveți nevoie în uneltele de proiectare pentru rutarea stripline
Întrebarea următoare este: cum vă pot ajuta uneltele de proiectare PCB cu rutarea liniilor de transmisie stripline? Există o mulțime de capacități ale instrumentelor de proiectare PCB care ar fi foarte utile, începând cu capacitatea de a lucra direct cu producătorul dvs. pentru a importa informații despre stivuirea straturilor plăcii. Utilizând formatul de date IPC 2581, producătorul dvs. vă poate trimite lista de straturi preferată, cu materialele, lățimile și configurațiile straturilor. Ați putea folosi apoi aceleași protocoale pentru a vă trimite înapoi fișierele plăcii finite pentru fabricare și asamblare. Calculatoarele de impedanță încorporate în instrumentele de proiectare ar fi, de asemenea, utile, la fel ca și regulile de proiectare și funcțiile avansate de editare pentru crearea rutelor și a planurilor de masă.
Din fericire, acest nivel de sofisticare a instrumentelor de proiectare nu este ceva ce trebuie să așteptați, ci este deja disponibil astăzi pe piață. Un exemplu de sistem de proiectare PCB care are toate caracteristicile și capacitățile despre care am vorbit aici este cel de la Cadence. OrCAD PCB Designer dispune de instrumentele și funcționalitățile necesare pentru a vă duce cu pricepere designul de la concept la fișierele finale de fabricație, precum și pentru a vă ajuta cu rutarea liniilor de transmisie stripline. Cu OrCAD, aveți acces la biblioteci, instrumente de captură schematică și SPICE, precum și la toate funcțiile de layout PCB de care veți avea nevoie pentru a avea succes.
Dacă doriți să aflați mai multe despre modul în care Cadence are soluția potrivită pentru dumneavoastră, discutați cu noi și cu echipa noastră de experți.
Despre autor
Soluțiile PCB de la Cadence sunt un instrument complet de proiectare front-to-back pentru a permite crearea rapidă și eficientă a produselor. Cadence permite utilizatorilor să scurteze cu acuratețe ciclurile de proiectare până la predarea către producție prin intermediul standardului industrial modern, IPC-2581.
Urmăriți pe Linkedin Vizitați site-ul web Mai mult conținut de Cadence PCB Solutions