بهینه سازی PCB ردیابی اساسی برای حفظ یکپارچگی سیگنال در الکترونیک با فرکانس بالا است، زیرا سرعت ساعت از چندین گیگاوات و مدارهای RF که به باندهای موج میلیمتری فشار می آورند، حتی عدم تطابق جزئی عملکرد از طریق انعکاس، افزایش از دست دادن ورودی و دخالت تابش شده است. این مقاله تکنیک های پیشرفته برای ردیابی PCB ظریف را بررسی می کند، ارائه مهندسان هدایت بالا، و سیستم های ترکیبی سرعت دیجیتال و سیستم های ترکیبی.

اصول تفسیر

{FLT:0 از یک ردیابی PCB توسط هندسه و خواص مواد اطراف دی الکتریک تعیین می شود.

  • [در این میان] [در برابر [و] [از این رو] عرض [از این [براى] [براى] [براى]] [براى]] [براى] [براى] [براى] [براى]] [براى] [براى] [براى [براى]] [براى [براى]] [براى [براى [براى]] [براى [براى [براى [براى]]] [براى [براى [براى [براى]] [براى [براى]] [براى [براى] [براى [براى] [براى]]]] [براى [براى [براى [براى] [براى [براى [براى [براى]]]]]]] [براى [براى [براى]]]]]] [براى [براى [براى]]]]]]] [براى [براى [براى [براى [براى [براى [براى [براى]]]]]] [براى [براى [براى [براى [براى
  • [[[ویرایش] [۱۰] ارتفاع الکتریکی ([۱۰] [[۱۰]] [[۱۰]]] [[۱۰]]] [۱۰]] - فاصله از رد و بدل به هواپیمای مرجع.
  • [[[ویرایش] [۱] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [[۱۰]]] [[۱۰]] [۱۰] [۱۰]] [۱۰] [۱۰]] [۱۰] [۳] [۱۰] [۱۰]] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر] [بر [بر] [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر] [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر]]]]]] [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر] [بر [بر [بر] [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر] [بر [بر [بر]] [بر [بر [بر
  • [[۱] [۱۰] ضخامت ([۱۰] [[۱۰]] [[۱۰]]] [[۱۰]]] [[۱۰]]] - مس ضخیم تر کمی کمتر است.

درک این روابط به طراحان اجازه می دهد تا یک ناتوانی خاص را هدف قرار دهند، به طور معمول 50 Ω برای رد تک و یا 90-100 Ω برای جفت های مختلف.دو ساختار رایج ردیابی میکروسفر ( لایه بیرونی) و خط ( لایه داخلی)، هر کدام با ویژگی های متمایز موج Coplanarguide (WCP) ، با لایه های مشابه، و گزینه های بهتر برای اتصال به حداقل رساندن ردیابی می باشد.

تکنیک های پیشرفته طراحی PCB برای کنترل Impedance

حرکت فراتر از قوانین اساسی، روش های طراحی پیشرفته کنترل دقیق بر عدم نظارت در کل مسیر سیگنال را فراهم می کند.

قابلیت ردیابی Geometry

نرم افزار طراحی PCB مدرن شامل حل کنندگان زمینه داخلی است که محاسبه ناتوانی بر اساس لایه پشته، با این حال، دستیابی به ناتوانی محاسبه شده در عمل نیاز به توجه دقیق به تحمل تولید استراتژی های زیر دارد:

  • محدوده ی بی توجهی هدف (به عنوان مثال، 50 Ω ±5%) را مشخص کنید و عرض ردیابی را به مقدار اسمی از پشته طراحی کنید.
  • عوامل و غیره - عرض ردیابی واقعی پس از ووچینگ می تواند از عرض CAD با سازنده شما متفاوت باشد تا داده های جبران خسارت آنها را به دست آورد.
  • از تغییرات عرض ناگهانی اجتناب کنید؛ هنگام تغییر عرض های ردیابی برای به حداقل رساندن انعکاس، از انتقال های کم شده استفاده کنید.

انتخاب مواد Diالکتریک

ماده دی الکتریک بزرگترین متغیر در سازگاری ضعیف است.[۱] استاندارد FR-4 برای فرکانس های بالای ۱-۲ گیگاهرتز به دلیل از دست دادن بالا و تنوع گسترده آن در : h مناسب نیست r (معمولاً ۴٫۴٫۴] برای مواد کاری بالا، مواد را انتخاب کنید:

  • [[[ویرایش] [[[ویرایش] [[[ویرایش]] [[[ویرایش]]] [به عنوان مثال، راجرز 4350B [F7] [F] [F2] [F2 ] [F] [F] [F2 ] [2 ] [2 ] [و [و [و [در برابر [و [و [و] [و] [به] [به عنوان مثال] [و] [و] [به عنوان مثال] [و [و] [و]]] [به]]]] [و [و [و [به [به [به عنوان مثال] [به [و]]]] [به [به [و [به عنوان مثال]]]]]]]] [به [به [و [و [به [و]]]]]] [به [به طور کلی] [به [و [و [و [و [و [و [به [به [به [به [به [به [به عنوان مثال]]] [به [به
  • عامل اتلاف کم (Df) - زیر 0.005 در 10 گیگاهرتز برای مسیرهای RF بحرانی.
  • (فَلَهُمَهُمَهُوا بِهَهُمَهُمَهُمَهُمَهُمَهُوا مِنَّهُوا مِنَهُمَهُمَهُوا بِهَهُمَهُمَهُمَهُمَهُمَهُوا مِهُمَهُمَهُوا مِهُوا مِهُوا مِهُوا مِهُوا مِنَهُوا مِنَّهُمَهُمَهُمَهُمْهُوا مِنَهُوَهُوَهُوَهُمْهُوا مَهُمَهُوا مَهُمَهُمَهُمَهُوا مَهُمَهُمَهُمَهُوَهُوَهُوَهُوَهُوَهُوَهُوَهُوَهُوا مَه

برای تخته های چند لایه، از یک دی الکتریک یکنواخت در طول پشته استفاده کنید تا از مراحل بی ثبات که سیگنال از مرزهای لایه عبور می کند جلوگیری شود. شرکت روگرز داده های دقیق و حساب های غیر قابل تنظیم را برای لمینت های خود فراهم می کند.

سازگاری با شبکه ها

حتی با وجود عدم کنترل ردیابی، قطع نظر در کانکتورها، از طریق، و پدهای جزء، ناسازگاری ایجاد می کنند.

  • خاتمه: یک مقاومت را در نزدیکی راننده قرار دهید تا انعکاس های ضعیف را کاهش دهد.
  • خازن های جفت را به هم پیوند دهید: از چندین خازن موازی (به عنوان مثال، 100 nF + 10 nF + 1 nF) برای حفظ کمبود در محدوده فرکانس گسترده استفاده کنید.
  • [[ویرایش] [[[ویرایش] [[[ویرایش]] [[[[ویرایش]]]] [[[[ویرایش]]] [[[۱]]]] [[۳]]]] [[۱۰]]]] [۱۰] [۱۰] [۱۰]] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰]

مسیر Pair Routing

سیگنال های تفاوت سرعت بالا (به عنوان مثال، USB 3.0، PCIe، HDMI) نیاز به کنترل شدید هر دو تفاوت و انحراف داخلی دارند.

  • فاصله ثابت بین جفت را حفظ کنید – به طور معمول 3 تا 5× ارتفاع دی الکتریک بالاتر از هواپیمای مرجع.
  • از تاخیر مارین تنها در صورت لزوم استفاده کنید؛ اطمینان حاصل کنید که تطبیق طول اختلاف به شدت کنترل می شود (در 5 میلی ثانیه برای 1 سیگنال در ثانیه).
  • از قرار دادن از طریق در جفت تفاوت اجتناب کنید؛ اگر اجتناب ناپذیر باشد، زمین را از نزدیک به اطراف اضافه کنید تا مسیر بازگشت فعلی را حفظ کنید.

از طریق استوا و Backdrilling

از طریق سوراخ ایجاد لایه های اسید نا امن ناخواسته که در فرکانس های بالا طنین انداز می کنند، باعث کاهش شدید شدید می شود.برای سیگنال های بالای 10 گیگابیت در ثانیه، در نظر بگیرید:

  • [در این باره] بازگشت به نرم افزار [[[۱]] [[۱۰]] [[۱۰]]] [و بخش استفاده نشده از آن را از طریق پوشش، کاهش طول به صفر.
  • میکروویا ها: از کور با لیزر یا از طریق قطر <100 μm) برای از بین بردن لایه ها به طور کامل استفاده کنید.
  • حصاری است که در آن قرار دارد؛ زمین را از طریق سیگنال های RF از طریق سیگنال های RF از طریق عبور یک ترکیب مانند سپر قرار دهید.

شبیه سازی و مدل سازی برای بهینه سازی ناکارآمد

شبیه سازی قبل از انجام ساخت، به ویژه برای طرح های پیچیده، ضروری است.دو روش اولیه مورد استفاده قرار می گیرد:

2D Field Solvers

ابزارهایی مانند Polar Si9000 یا Simbeor S-parameters، که بر اساس هندسه ی متقابل محاسبه می شوند، سریع و دقیق برای ساختارهای ساده هستند اما ممکن است اثرات 3D مانند انتقال را در نظر نگیرند.

شبیه سازی 3D الکترومغناطیسی

Ansys HFSS، CST مایکروویو Studio یا Keysight EMPro کل مسیر سیگنال، از جمله کانکتورها، از طریقها و انتقال بسته را مدل می کند.این ابزارها، تراشه های S-parameter را استخراج می کنند و به شناسایی ناسازگاری های غیر قابل تحمل کمک می کنند: یک جریان کاری معمولی:

  1. پشته را با خواص مواد از لمینت های مشخص شده تنظیم کنید.
  2. از طریق و طرح هواپیما زمینی، این علامت را بکشید.
  3. یک حرکت فرکانسی را انجام دهید (به عنوان مثال، 100 کیلوهرتز تا 40 گیگاهرتز).
  4. [در این باره] [[[[۱]] [۱۰] [[۱۰]] [[۱۰]]] [[۱۰]]] [[۱۰]]] [[۱۰]]] [[۱۰]]]] [[۱۰]]] [[۱۰]]]] [[۱۰]]]]] [۳]] [۳]] [۳]] [۳]] [و [به زیان [و [و [به زیان [و [و [و [و [به زیان و [به زیان و زیان و زیان و زیان [به [و [و [و [به] [به زیان] [و [و [و [و] [و] [به زیان] [و [و [و [به زیان] [و [به زیان] [و [از زیان] [از زیان] [و [و [از زیان] [و [و [از زیان] [از زیان] [از زیان] [از زیان] [از زیان] [از زیان] [از زیان] [از زیان] [و زیان] [و زیان و زیان و زیان] [و زیان] [از زیان] [از زیان] [از زیان] [و زیان] [از
  5. از نمودار اسمیت برای شناسایی جایی که عدم توازن از هدف منحرف می شود، استفاده کنید.

شبیه سازی 3D همچنین بهینه سازی هندسه های غیر استاندارد مانند موج های کمپلاید یا Waveguides Coplanar Coplanar (GCPW) را امکان پذیر می کند. انتیس HFSS [FLT 1] به طور گسترده در صنعت برای چنین تجزیه و تحلیل هایی استفاده می شود.

اجرای عملی و Verification

طرح های نظری باید واقعیت های ساخت را حفظ کنند. شیوه های زیر اطمینان حاصل می کنند که اهداف بی ثبات در تولید برآورده می شوند.

قابلیت های ساخت و طراحی برای ساخت (DFM)

کار نزدیک با تولید کننده PCB خود را.

  • عرض ردیابی: ± 20٪ برای استاندارد ووینگ، ± 10٪ برای فرآیندهای پیشرفته.
  • ضخامت دی الکتریک: 10٪ برای لایه های پیش از پیش از پیش از پیش بینی و هسته ای.
  • ثابت دی الکتریک: ±5٪ برای لمینت های با عملکرد بالا.

پیاده سازی مونت کارلو در ابزار شبیه سازی خود را با مختلف این پارامترها در تحمل برای محاسبه انحراف بدترین حالت غیر قابل تحمل، اگر تغییرات از مشخصات شما تجاوز کند (به عنوان مثال، ±5٪)، عرض هدف را تجدید نظر کنید یا یک پشته متفاوت را در نظر بگیرید.

پایان بازی

نقره ای، ENIG و HasL همه بر کمبود کمی تاثیر می گذارند، برای طرح های RF، ENIG (طلای بی سیم نیکل) ترجیح داده می شود زیرا یک سطح مسطح و یکنواخت را فراهم می کند که هندسه ضخیم را رد نمی کند (به عنوان مثال، سرب آزاد دارای = 1mil) بر روی رد و موم کنترل شده است.

توسعه با TDR و VNA

تخته های نمونه باید قبل از تولید کامل برای عدم نظارت مورد آزمایش قرار گیرند.دو ابزار معمولاً مورد استفاده قرار می گیرند:

  • Time-Domain Reflectometer (TDR): یک پالس سریع در حال ظهور به ردیابی و اندازه گیری مشخصات موج منعکس شده در امتداد این ردیابی نمایش داده می شود.
  • [[ویرایش] [[[ویرایش] [[[ویرایش] [۱] [۱]] [۱۰] [۱] [۱۰] [۱] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۳] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۳] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۳] [۱۰] [۱۰] [۳] [۱۰] [۳] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۳] [۱۰] [۳] [۳] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [

بسیاری از پارچه ها تست کوپن را ارائه می دهند – رد های اختصاصی تست بر روی پنل که پس از تزریق اندازه گیری می شوند.درخواست این کوپن ها برای نشان دادن رد و موم های طراحی واقعی تا حد ممکن است.

آینده در مهندسی Impedance

از آنجایی که نرخ داده ها بیش از 112 گیگابیت در ثانیه (PAM-4) را فشار می دهند و سیستم های RF به 100 گیگاهرتز، چالش ها و راه حل های جدید می رسند.

  • مواد کم عمق = Liquid کریستالی پلیمر (LCP) و پلی تروپتر فلوراید (PTFE) کامپوزیت ها ⁇ /var>r را به عنوان پایین به عنوان پایین به عنوان پایین به عنوان Df < 0.001 در 10 گیگاهرتز استفاده می کنند.
  • تولید اضافی: چاپ الکترونیک و آثار نقره چاپ شده جوهر افشان می تواند به قطعنامه های خوب (30-50 μm) اما هنوز هم با خواص ثابت دی الکتریک مبارزه می کنند.
  • جبران خسارت در پردازش: مقاومت های سه گانه لیزر یا خطوط ایمنی قابل تنظیم (به عنوان مثال، استفاده از RF MEMS) اجازه می دهد تنظیم پس از جمع آوری برای اصلاح تغییرات تولید.
  • بهینه سازی مبتنی بر هوش: الگوریتم های یادگیری ماشین می توانند هندسه را برای محدودیت های چند منظوره (تعامل، crosstalk، چگالی مسیریابی) سریعتر از کشش های پارامتری سنتی بهینه سازی کنند.

نتیجه گیری

بهینه سازی PCB ردیابی سیگنال های فرکانس بالا نیاز به ترکیبی از تکنیک های طراحی پیشرفته، انتخاب دقیق مواد، شبیه سازی کامل و دقیق تایید دقیق دارد.با استفاده از روش های مورد بحث - هندسه کنترل شده، مطابقت با دی الکتریک، مسیریابی تفاوت، backdrilling و شبیه سازی EMLT - مهندسان می توانند به تحمل های ضعیف در ± 5% حتی در نرخ داده های چند گیگابایتی ادامه دهند و به روز رسانی مواد، به عنوان مثال: