Wat is spoorimpedantie?

In printplaten worden draden en sporen meestal gevormd uit koper omdat dit het minst resistente element is, afgezien van zilver. Zet een ohm-meter over een spoor en de gelijkstroomweerstand is bijna te verwaarlozen.

Hetzelfde kan niet gezegd worden van AC-impedantie. Impedantie is, in tegenstelling tot weerstand, gebaseerd op frequentie. Alle draden en sporen zullen op zijn minst enige impedantie genereren voor de stroom die door een driver vloeit. Hoewel u normaal gesproken een vrij snelle stijgtijd moet hebben voordat uw signalen een probleem kunnen worden met traceerimpedantie, is het belangrijk dat u zich ervan bewust bent dat traceringsimpedantie bestaat en een probleem kan worden.

Maar waarom moeten we ons zorgen maken over spoorimpedantie? Waarom bestaat het en is het mogelijk om het te beheersen? Als je de term 'gecontroleerde impedantie' hebt gehoord, weet je waarschijnlijk al dat het mogelijk is om de impedantie te regelen. Maar om te begrijpen hoe en waarom, is het belangrijk om iets te begrijpen van de aard van spoorimpedantie.

Hoe Trace Impedantie werkt

Elk spoor heeft een kleine, bijna niet te onderscheiden serie-inductantie verdeeld langs het spoor met een omgekeerde relatie tot de dwarsdoorsnede van het spoor. Naarmate de stijgtijden toenemen, wordt de resulterende impedantie meer merkbaar. Op dezelfde manier heeft elk spoor een capaciteit verdeeld over het spoor en het retourpadsignaal, wat een functie is van de breedte van het spoor en het diëlektricum van het materiaal tussen het signaalretourpad en het spoor. Nogmaals, als de stijgtijden voldoende toenemen, kan de impedantie die wordt gegenereerd wanneer de stroom door deze capaciteit probeert te stromen aanzienlijk zijn.

Uw drivers lezen alle sporen als gedistribueerde LC-circuits en uw trace AC-impedantie komt van dit gedistribueerde LC-circuit. Dit wordt beschouwd als ongecontroleerde impedantie. We doen geen moeite om de traceeromgeving te ontwerpen om rekening te houden met deze impedantie, waardoor de inductantie en capaciteit kunnen variëren zoals het zal langs het trace. Aangezien de resulterende impedantie meestal geen effect heeft op de werking, is het niet nodig om tijd of geld te verspillen aan het ontwerpen van manieren om deze te regelen.

Gecontroleerde impedantie

Maar wat als we ons zorgen maken over het effect van impedantie op onze activiteiten? We kunnen een bord ontwerpen waarbij het spoor eruitziet als een transmissielijn, waardoor we reflecties kunnen vermijden door het te beëindigen in zijn karakteristieke impedantie. Hoe werkt het ontwerpen van een circuit met gecontroleerde impedantie?

Wanneer we de impedantie regelen, zorgen we ervoor dat de impedantie constant is op elk punt langs het spoor in plaats van van punt tot punt te variëren zoals in een normale ongecontroleerde impedantiesituatie. Om de impedantie te regelen, moeten we drie kenmerken van de geometrie van het circuit regelen:de breedte van het spoor, de afstand tussen het signaalretourpad en het signaalspoor en de diëlektrische coëfficiënt van het materiaal dat het spoor omringt. Misschien wilt u ook de dikte van het spoor aanpakken. Een coaxkabel is bijvoorbeeld een transmissielijn met gecontroleerde impedantie.

U kunt deze geometrische kenmerken wijzigen en toch de gecontroleerde impedantie behouden zolang u andere kenmerken indien nodig wijzigt, zodat de relatie tussen deze aspecten niet verandert en de impedantie constant blijft.

Hoe de PCB-traceringsimpedantie te bepalen

Om printplaten met gecontroleerde impedantie te vervaardigen, moet men de impedantie kunnen meten. De beste manier om de spoorimpedantie te berekenen is met behulp van een spoorimpedantiecalculator. U kunt trace-impedantiecalculators online of in uw CAD-software vinden. Er zijn verschillende parameters waarmee u rekening moet houden bij het bepalen van de impedantie, waaronder:

• Breedte trace
• Spoordikte
• Laminaatdikte
• Diëlektrische dikte
• Kopergewicht

Nadat u alle relevante parameters hebt berekend, kunt u al het bovenstaande aanpassen (meestal de spoorbreedte) om tot de impedantie te komen waarnaar u op zoek bent. Zodra u denkt dat u een acceptabele impedantie heeft, kunt u de effectiviteit van het bord testen met behulp van testcoupons die tegelijkertijd op hetzelfde paneel zijn vervaardigd, zodat u een goede impedantiewaarde kunt krijgen zonder de uitdagingen van toegang tot de sporen op het eigenlijke bord. De sporen van de testcoupon moeten identiek zijn aan de sporen op het bord om een ​​nauwkeurige test te krijgen.

Meestal bouwt de fabrikant testcoupons aan beide uiteinden van het productiepaneel, zodat u door beide coupons te testen een zeer betrouwbare impedantiemeting krijgt zonder het bord te beschadigen. Testers meten de impedantie met een Time Domain Reflectometer (TDR) of een netwerkanalysator.

Impedantie kan worden gemeten met behulp van een netwerkanalysator, een laboratorium Time Domain Reflectometer (TDR) of een gecontroleerd impedantietestsysteem dat gebruik maakt van TDR-technieken. Een technicus die ervaring heeft met het gebruik van gecontroleerde impedantietestsystemen, zal de impedantietest uitvoeren om resultaten van hoge kwaliteit te garanderen.

Neem vandaag nog contact op met Millennium Circuits Limited voor meer informatie over printplaten met gecontroleerde impedantie of om PCB's voor uw branche te bestellen.