¿Las trazas de PCB (placa de circuito impreso) se comportan como líneas de transmisión para señales de alta frecuencia? En caso afirmativo, ¿cómo se aseguran los diseñadores de PCB de que la impedancia característica permanezca uniforme para evitar la reflexión de la señal?

Answer 1

Sí, para señales de mayor frecuencia, las trazas se comportan como líneas de transmisión. Cualquier perturbación en el camino conduce a una variación menor en la impedancia característica. Algunas de las causas, es decir, las perturbaciones son: vias, salto de señal entre capas, trozos, circuitos integrados en la ruta entre el conductor y el receptor, curvas en pistas, saltos en planos divididos, falta de plano de referencia adyacente incluso en un segmento pequeño en la pista, ancho de pista variación.

Los siguientes métodos se utilizan para controlar la impedancia característica, o más bien para garantizar que la impedancia sea uniforme y según sea necesario:

• Un buen apilamiento sería un buen paso para comenzar. Y decidir qué aviones son las redes críticas / señales de alta frecuencia que tienen requisitos de impedancia estrictos deben ser enrutados. Habría un plano de tierra / potencia adyacente en las capas donde se planifican estas redes críticas / de alta frecuencia.
• Este plan de apilamiento se entrega al fabricante de PCB, que proporciona los anchos de pista para cumplir con las impedancias requeridas en cada una de las capas de señal.
• El enrutamiento debe hacerse utilizando el ancho de pista proporcionado por el fabricante de la PCB.
• El plano de referencia dado para las pistas debe ser el mismo que el proporcionado por el fabricante de la PCB, ya que el plano de referencia y la distancia desde el plano de referencia determinan la impedancia de las trazas.
• Señal para tener un plano de referencia adyacente continuo a través de todo su camino.
• Se deben minimizar las longitudes de los trozos, o mejor aún, para evitarlos. Los trozos son pequeñas ramas que a veces nos vemos obligados a tomar de la pista principal. Los talones se muestran en la imagen a continuación:

• Señales de no saltar a través de divisiones de avión.
• Si las señales son de 500MHz o más, use las vías con moderación, es decir, se minimiza el cambio de capa.
• Se pueden considerar las vías ciegas / enterradas, aunque hay una prima de costo al usarlas. La razón para optar por vías ciegas / enterradas es minimizar el pequeño trozo que se forma con un orificio pasante como se muestra a continuación:

• Los desajustes de impedancia ocurren en los circuitos integrados de origen (controlador), vías, conectores, circuitos integrados de receptor (última carga) y también en las cargas intermedias. Para minimizar la variación de impedancia debida a los circuitos integrados (conductor / cargas intermedias / receptor), las terminaciones se colocan en la ruta.

Ejemplos de terminación:

• Terminación en serie: para minimizar el desajuste y los reflejos en el controlador, se coloca una resistencia en serie en el pin de salida en serie con la señal, y el valor de la resistencia en serie = Zo (impedancia característica) – impedancia de salida del controlador.
• Terminación paralela: para minimizar el desajuste y las reflexiones en el receptor, se coloca una resistencia paralela (generalmente resistencia pullup a VCC) en la ruta de la señal y cerca del pin IC del receptor que es la última carga de la señal. Valor de resistencia pullup = Zo (impedancia característica).

Answer 2

Cuando estoy diseñando un PCB con control de impedancia (que es prácticamente cualquier PCB que estoy haciendo en estos días), absolutamente tengo que planear esto. Lo que sucede es bastante sencillo. Particularmente cuando tengo varias impedancias con las que lidiar, tanto con impedancias únicas como diferenciales para tener en cuenta, etc. Hago una lista de impedancias con las que tengo que lidiar. Le envío esa lista al fabricante de PCB, ellos la ejecutan en un simulador, también teniendo en cuenta mi apilamiento de PCB solicitado. El simulador me dice los anchos de traza y, para líneas diferenciales, el espaciado, en función de su modelo físico de cualquier proceso de PCB dado.

El software de diseño de PCB que uso, Altium Designer, también incluye soporte para diseño impulsado por impedancia. Pero esto es más preciso. Una vez que tengo esos números, los conecto a las reglas para las diversas clases de impedancia en las herramientas CAD, y esas reglas asegurarán lo básico. Todavía es necesario garantizar el enrutamiento adecuado, la coincidencia de longitud, el enrutamiento solo sobre su referencia de señal, etc. para garantizar un funcionamiento adecuado. Pero el control de la impedancia, que necesita para USB, PCI Express, memoria DDR, etc., es un problema resuelto en estos días.

Answer 3

Ellos si.

Los programas modernos de diseño de PCB permiten etiquetar trazas que requieren una impedancia controlada. Existen programas para el cálculo de la impedancia dada la presencia dieléctrica, el ancho de la traza y la separación de los planos de tierra o Vcc subyacentes y suprayacentes.

Mantener constante el ancho de la traza, hacer que el taller de PCB construya las capas con el grosor correcto y controlar el grabado para mantener los anchos de las trazas es importante. También mantenga las curvas suaves (45 grados, no 90 grados) y minimice y minimice los pasos de alimentación y el cruce sobre diferentes planos para mantener la impedancia suave y constante. Evitar discontinuidades.