Что такое контролируемый импеданс?

В этом руководстве вы найдете всю интересующую вас информацию о контролируемом импедансе в производстве печатных плат.

Продолжайте читать, чтобы узнать больше.

Что такое импеданс?

полное сопротивление относится к суммированию значений сопротивления и значений реактивного сопротивления, возникающих в электрическом пути.

Вы обнаружите, что значение импеданса выражается в омах, как и отдельные параметры сопротивления и реактивного сопротивления.

Сопротивление – это мера сопротивления проводника движению тока по нему. Реактивное сопротивление также является мерой сопротивления движению тока.

Однако реактивное сопротивление возникает из-за значения индуктивности и собственной емкости проводника и их взаимодействия со смещающимися значениями тока и напряжения.

В чем разница между сопротивлением и импедансом в печатных платах?

Хотя сопротивление на пути прохождения сигнала влияет на значение импеданса печатной платы, это два разных измерения.

И импеданс, и сопротивление проявляются как противодействие движению сигнала в цепи и измеряются с использованием единицы измерения Ом.

Некоторые основные различия между сопротивлением и импедансом на печатной плате включают:

• Полное сопротивление возникает только в печатных платах, использующих только переменный ток.

Сопротивление также можно наблюдать в цепях постоянного тока наряду с цепями переменного тока.

• Сопротивление — это неотъемлемая реакция на противодействие движению тока через проводник. Импеданс - это развитая реакция, которая противодействует движению тока из-за сопротивления, индуктивности и емкости проводника.
• Значения импеданса печатных плат при воздействии электромагнитных волн могут описывать запасенную и генерируемую энергию.

В аналогичных условиях значение сопротивления может описывать только рассеиваемую мощность.

• Сопротивление измеряется только в реальных значениях, тогда как импеданс может принимать как реальные, так и нереальные значения.
• Вы также обнаружите, что, хотя оба измерения имеют амплитуду, фазовый угол может быть предоставлен только импедансу.

Что такое контроль импеданса в печатных платах?

Печатная плата с контролем импеданса относится к управлению импедансом печатных плат, особенно тех, которые используют переменный ток с повышенными значениями скорости.

Печатная плата с контролем импеданса

Печатные платы с такими характеристиками испытывают нестабильное напряжение и ток с частыми всплесками.

Контроль значения импеданса в таких сценариях помогает поддерживать эффективность печатной платы.

В противном случае печатная плата будет страдать от плохого качества сигнала из-за помех.

В результате вы обнаружите, что функциональность платы сильно нарушена.

Каковы конструктивные особенности управления импедансом печатной платы?

Вы понимаете, что для управления импедансом на печатной плате вы должны внести конструктивные изменения.

Изменения в конструкции направлены на регулировку уровня сигнала и снижение уязвимости печатной платы к шумовым помехам.

Время и скорость сигналов могут изменить уровни напряжения и тока и, следовательно, должны контролироваться.

Кроме того, при внесении конструктивных изменений в ручной импеданс необходимо контролировать значения импеданса для источника сигнала и цели.

Кроме того, соединительные периферийные устройства, такие как кабели, также имеют импеданс, который необходимо учитывать при усилиях по управлению.

Также важно установить допустимый уровень, в пределах которого может быть обеспечено сопротивление.

При проектировании печатной платы выполнение моделирования может помочь вам определить вероятные уровни импеданса.

Моделирование можно проводить с использованием различных комбинаций материалов, чтобы определить наименее подверженные влиянию.

Диэлектрические свойства материалов влияют на уровень импеданса.

Следовательно, можно использовать материалы с диэлектрическими свойствами с наименьшей чувствительностью к импедансу.

Кроме того, толщина материала может варьироваться в расширенном масштабе.

Каков характеристический импеданс печатной платы?

Характеристическое сопротивление печатной платы также называют импульсным сопротивлением.

Передача сигнала в печатной плате происходит по пути передачи.

Характеристический импеданс проявляется на этом пути как амплитудное отношение значения тока или напряжения отдельной волны.

Вы обнаружите, что соотношение установлено для волны при отсутствии отражений в противоположном направлении.

Кроме того, волновое сопротивление может быть представлено как значение импеданса в источнике сигнала с неопределенным путем.

Что определяет волновое сопротивление печатной платы?

Чтобы успешно контролировать импеданс, такой как характеристический импеданс в печатных платах, крайне важно установить причину.

Для характеристического импеданса вы обнаружите, что природа и тип материалов наряду с его размером оказывают большое влияние.

При выборе размера учитывается площадь поверхности, а не длина материала.

Передача заряда включена без необходимости рассеивания по той же линии действия.

Когда путь не определен, волновое сопротивление определяется как протяженный неотражающий путь.

Что такое линия передачи относительно импеданса в печатных платах?

Линия передачи относится к пути действия импеданса на определенной частоте на печатной плате.

Вдоль этой линии значение импеданса устанавливается как взаимодействие значений напряжения и тока сигнала.

Кроме того, по этому пути может передаваться отраженное волновое образование.

Когда это происходит, отраженная волна распространяется по линии передачи в направлении, противоположном импедансу.

Однако длина линии передачи не влияет на характеристики импеданса.

Как линия без потерь связана с линией передачи при контроле импеданса в печатных платах?

Линия без потерь по сути является линией передачи.

Однако линия без потерь, в отличие от линии передачи, не имеет случаев потерь, связанных с диэлектрическими свойствами.

Кроме того, он не проявляет никакого линейного сопротивления.

Следовательно, для линии без потерь на пути передачи печатной платы уровни проводимости реагируют идеально.

Точно так же слои подложки обладают идеальными диэлектрическими свойствами.

В связи с этим частота мало влияет на импеданс линии без потерь.

В результате резистивный элемент печатной платы может быть выражен как чистый.

Как контролируется импеданс на дорожках печатной платы?

Треугольник импеданса

Дорожки печатной платы модифицируются для управления уровнями импеданса, особенно при использовании для высокочастотной передачи сигналов.

Задача состоит в том, чтобы обеспечить соответствие значений импеданса как для передающей, так и для принимающей стороны.

Длина токопроводящего пути влияет на уровни частот печатной платы.

Следовательно, изменение параметров трассировки будет определять значения импеданса платы.

Эти параметры включают длину трассы, ее толщину, расстояние между трассами, ее ширину и даже высоту.

Вы обнаружите, что согласование импеданса на печатной плате лучше всего выполняется на голой плате.

Заполненная печатная плата будет создавать трудности при согласовании импеданса из-за различных значений допуска компонентов.

Кроме того, разные тепловые свойства компонентов могут привести к разной реакции на изменения температуры.

Следовательно, влияние импеданса может принимать непостоянный характер.

Поскольку эти компоненты подключены к токопроводящей дорожке, вы можете ошибочно приписать проблемы импеданса компонентам.

Поэтому, хотя вы можете заменить компоненты, это станет дорогостоящим делом, когда задействовано несколько компонентов.

Какие приложения требуют контроля импеданса на печатных платах?

Не все приложения для печатных плат требуют контролируемого импеданса.

Контроль импеданса в основном требуется для приложений, в которых скорость передачи сигнала имеет решающее значение.

Тем не менее, многие современные технологии, независимо от отрасли, считают скорость важным аспектом.

Некоторые из распространенных приложений, требующих печатных плат с регулируемым импедансом, включают:

• Аналоговые и цифровые схемы, используемые для телекоммуникаций.
• Печатные платы в устройствах, используемых для обработки графических и видеосигналов.
• Электрические схемы управления технологическими процессами.
• Бытовая техника, такая как радиочастотные коммуникаторы, мобильные телефоны и телевизоры.
• Модули управления автоматизированными процессами.
• Электроприборы, такие как камеры, принтеры и игровые приставки.

Как контролируется импеданс в многослойной печатной плате?

Для многослойные печатные платы, контроль импеданса зависит от подхода суммирования.

Вы обнаружите, что расположение проводящих слоев на многослойной печатной плате полезно для управления импедансом.

Многослойные печатные платы имеют как проводящие, так и непроводящие слои.

Многослойная печатная плата

Проводящие уровни в многослойной печатной плате обозначаются как сигнальные плоскости, плоскости земли и плоскости питания.

Плоскости заземления и питания обеспечивают пути тока к компонентам и от них.

Чтобы обеспечить качество сигнала с ограниченными помехами, плоскости питания и заземления обычно располагаются слоями рядом с сигнальными плоскостями.

Вы обнаружите, что когда VCC и земля расположены рядом с сигнальными плоскостями, они действуют как щиты, препятствующие проявлениям импеданса.

Кроме того, регулирование толщины подложки, используемой между проводящими слоями, обеспечивает защиту от помех сигнала.

Что такое контролируемый диэлектрик в управлении импедансом печатной платы?

Контроль импеданса в печатных платах включает в себя меры, принимаемые для сдерживания движения электрического потока за счет индуктивности, сопротивления и емкости.

Некоторые из используемых методов включают настройку характеристик трассировки, таких как ширина и толщина трассы.

Также важными для контроля значений импеданса в печатной плате являются характеристики ламината, такие как толщина и диэлектрические свойства.

Вы можете настроить характеристики материала подложки в печатной плате, чтобы получить контроль над общим импедансом печатной платы.

Когда это происходит, вы выполнили диэлектрический контроль.

Что такое тестовый купон в контроле импеданса печатных плат?

Тестовый образец представляет собой копию печатной платы с такой же формой конструкции, что и изготовленная печатная плата, используемая для тестирования импеданса.

Пробный образец используется из-за того, что значение импеданса зависит от различных аспектов.

К ним относятся параметры трассировки, конфигурация слоев и свойства ламината.

Вы обнаружите, что проведение испытания импеданса на каждой изготовленной печатной плате является дорогостоящим мероприятием.

Следовательно, тестовый образец, созданный по образцу реальной печатной платы, предлагает более дешевое решение.

Сходство распространяется на количество плоскостей и характеристики трассировки.

Почему тестовый купон полезен при установлении контроля импеданса для печатных плат?

Использование тестовых купонов предпочтительнее тестирования отдельных печатных плат по целому ряду причин.

Вот некоторые из мотивов использования тестовых купонов:

• Для данной печатной платы доступ к внутренним слоям затруднен. Следовательно, проверка их трасс на значения импеданса проблематична.

Тем не менее, дизайн тестового купона разнесен, чтобы обеспечить легкий доступ к слоям.

• В случае печатной платы многослойное соединение отделяет плоскости сигналов от плоскостей VCC и силовых плоскостей.

Таким образом, вы обнаружите, что отсутствие взаимосвязи представляет собой недостаток, который может отразиться на неточных результатах измерения.

• Токопроводящие дорожки на печатных платах имеют рисунок, соответствующий поверхности слоя.

Однако испытания на отдельных дорожках проводятся при их прямой прокладке.

Извлечение прямых дорожек из печатных плат будет разрушительным. Тестовые купоны, с другой стороны, предназначены именно для этой цели.

• В печатной плате с двумя или более проводящими слоями используется сквозная сеть для обеспечения межслойных соединений.

Вы обнаружите, что переходные отверстия усложняют процесс тестирования, делая его невыполнимой задачей.

Тестовые купоны устраняют переходы вместо того, чтобы создавать непрерывные пути.

Как можно измерить контролируемый импеданс?

При измерении импеданса можно руководствоваться комбинацией различных систем и обрабатывать.

Общие подходы к измерению импеданса включают использование анализатора цепей и тестовой системы для контролируемого импеданса.

Вы также можете провести лабораторные испытания с помощью временного рефлектометра.

Процесс измерения импеданса с помощью анализатора цепей — византийская задача, требующая высокого уровня квалификации.

Однако чаще используется тестовая система для контролируемого импеданса с использованием временного рефлектометра.

Рефлектометр во временной области можно безопасно и надежно использовать без специальных навыков.

Кроме того, он предлагает высокую пропускную способность с простой интерпретацией путем построения графика, отображающего значения импеданса в зависимости от длины купона.

Для использования временного рефлектометра через тестовый образец проходит ступенчатый электрический сигнал.

Сигнал передается по кабелю, импеданс которого контролируется.

Различные значения импеданса регистрируются рефлектометром посредством улавливания отражений.

Плата с регулируемым импедансом

Как дифференциальная и копланарная конфигурации сравниваются в контроле импеданса в печатных платах?

Дифференциальные и копланарные конфигурации влекут за собой образование дорожек на проводящих слоях печатных плат.

Эти образования предусмотрены для обеспечения ограниченных интерференций сигналов на проводящей поверхности.

Вы обнаружите, что использование дифференциальной конфигурации на печатной плате влечет за собой сопряжение проводящих дорожек между элементами платы.

Наличие двухдорожечных путей вместо одного сводит к минимуму возникающие помехи.

Кроме того, двухдорожечная конструкция обеспечивает лучшую защиту от помех.

Копланарная конфигурация обеспечивается таким образом, что вместо создания поля на поверхности эффект ощущается с воздуха.

Поле возникает в результате взаимодействия проводящей дорожки с плоскостью.

В этой конструкции непроводящий слой демонстрирует меньшие потери сигнала при повышенных значениях частоты.

Вы обнаружите, что копланарная конфигурация увеличивает диэлектрические свойства некерамических материалов подложки.

Например, при использовании на платах, использующих подложки FR-4, эти платы могут поддерживать работу на повышенных уровнях частоты.

Что определяет сопряжение дорожек в дифференциальной конфигурации для управления импедансом на печатных платах?

Простого наличия двух проводящих дорожек, параллельных друг другу, недостаточно для эффективного контроля импеданса.

В результате спаривание трасс в дифференциальной конфигурации приходится прокладывать определенным образом.

Последующее согласование дорожек имеет важное значение для достижения желаемого контроля импеданса.

Следующие инструкции помогут проложить токопроводящие дорожки:

• Спаривание токопроводящих путей должно быть идентичным с одинаковыми параметрами длины, ширины и интервала. Расстояние в этом случае соответствует другим парам дорожек.
• Пространство между образованиями двойного пути прохождения сигнала требует очень жесткого допуска. Чем меньше пространство, тем лучше.
• Вы также обнаружите, что расстояние, предусмотренное для образования двух дорожек, должно сохраняться по всей длине проводящего рисунка.

Что такое несимметричный импеданс на печатной плате?

Несимметричный импеданс относится к импедансу, взятому для определенной длины дорожки.

Чтобы установить несимметричный импеданс, определяется требуемое значение импеданса для обеспечения контроля.

Вы найдете требования к проводящему пути, количество слоев и состав материала в качестве основных определяющих факторов.

Односторонняя печатная плата

Затем структура печатной платы оформляется в соответствии с требуемым импедансом.

Чтобы определить несимметричный импеданс, от сборки идентифицируется отдельный путь. Вы заметите, что выбранный токопроводящий путь не связан.

Несимметричный импеданс зависит от толщины ламината, его диэлектрических свойств и характеристик пути, таких как ширина и толщина.

Вы также обнаружите, что диэлектрическая проницаемость и толщина глазурованной отделки, используемой поверх проводящего рисунка, влияют на несимметричный импеданс.

Может ли отсутствие контроля импеданса на печатных платах повлиять на целостность сигнала?

Нарушения целостности сигнала могут возникать из-за несоответствия импеданса.

При согласовании импеданса входное значение импеданса должно соответствовать выходному значению на пути передачи.

Кроме того, процесс согласования должен осуществляться с осторожностью, чтобы предотвратить развитие паразитного импеданса.

Неправильное согласование импеданса может привести к таким недостаткам сигнала, как превышение и занижение.

Кроме того, на краях формы сигнала могут возникать звон или каскады.

Регулировку резистора можно использовать для исправления аномалии сигнала, если она не связана с инструментом измерения.

Какие подходы используются для согласования импеданса в печатных платах?

Есть два распространенных подхода, которые вы можете использовать для согласования импеданса в ориентированных печатных платах.

Согласование импеданса полезно для обеспечения безупречного качества сигналов, передаваемых на печатных платах.

Эти два метода представляют собой последовательное и параллельное согласование оконечной нагрузки.

При согласовании последовательных окончаний значение импеданса на входе должно быть ниже, чем на пути передачи.

Для согласования импеданса между источником входного сигнала и путем передачи используется резистор.

Когда это происходит, значения импеданса на выходе могут быть согласованы со значениями на входе.

Вы обнаружите, что значение сопротивления, вносимое резистором, суммируется с импедансом на пути передачи.

Следовательно, любой рассеянный сигнал подавляется резисторной нагрузкой в ​​конце тракта передачи.

Согласование последовательного завершения предпочтительнее из-за его меньшего энергопотребления.

Кроме того, вы не найдете необходимости в нескольких подключениях нагрузки в цепи.

В результате к записанному значению импеданса не добавляется только значение резистора, с которым нужно бороться.

Параллельное согласование клемм используется, когда источник входного сигнала печатной платы имеет более низкое значение импеданса, чем путь передачи.

Соответственно, для согласования входной и выходной нагрузок к тракту подключается параллельная нагрузка сопротивления.

Тем самым ограничивается ожидаемая дисперсия сигнала в конце линии.

Вы обнаружите, что один или два источника нагрузки могут использоваться в зависимости от импеданса пути.

Один источник нагрузки будет соответствовать полному сопротивлению, а каждый из двух источников нагрузки удвоит полное сопротивление пути.

Выполнение параллельного матча намного проще.

В чем разница между нечетным и четным импедансом в печатных платах?

Импеданс нечетной моды — это импеданс, взятый для одиночной линии трассы, которая находится в двойной формации.

Чтобы правильно измерить это значение, непроверенная линия должна управляться сигналом аналогичной величины и обратной полярности.

Значение дифференциального импеданса обычно вдвое превышает импеданс нечетной моды.

Импеданс четной моды также принимает измеренное значение одиночной линии трассы в двойном построении.

Однако в данном случае обе линии являются драйверами.

Вы обнаружите, что значение импеданса в синфазном режиме вдвое меньше, чем в четном режиме.

Общий импеданс является мерой обеих линий в формировании ведомой пары.

Когда важны нечетные и четные значения импеданса?

Примите во внимание генерацию шума, когда на печатной плате установлена ​​пара линий, управляемая сигналом.

Необходимо поддерживать сигналы достойного качества и практически без помех.

Соответственно, пути прохождения сигнала должны быть соответствующим образом завершены.

Правильная оконечная нагрузка будет включать установление импеданса нечетной моды входного сигнала.

Наоборот, шум будет соответствовать четному значению моды.

Кроме того, вы можете использовать два заземленных резистора, чтобы установить импеданс четной моды для оконечной нагрузки линии.

Дополнительный резистор, включенный последовательно с двумя другими, может увеличить требуемый импеданс.

Когда используется третий резистор, он экранируется от сигналов с четными модовыми характеристиками.

Вы обнаружите, что сигнал четного режима через пару линий аналогичен, предотвращая протекание заряда через резистор.

Наоборот, при согласовании с импедансом нечетной моды он остается равным нулю.

В противном случае может быть выполнена параллельная схема, в которой номинал резистора составляет половину значения импеданса четной моды.

Здесь создается одновременный способ завершения передаваемых сигналов.

Вы обнаружите, что этот подход применим как к четному, так и к нечетному режиму.

Может ли контроль импеданса линий уменьшить звон и отражение на печатных платах?

Ожидается, что для работающей печатной платы передача сигнала внутри платы будет восприниматься как нагрузка.

Печатная плата с контролем импеданса

 Тем не менее передача сигнала не является совершенным процессом, приводящим к выбросам паразитной энергии.

Вы обнаружите, что эти выбросы возвращаются по проводящему пути к своей точке происхождения.

Когда это происходит, возникает случайный резонирующий результат, который нехарактерен.

Вы можете исправить эту ситуацию, контролируя импеданс линий трассировки, например, делая их короче.

В противном случае вы неизбежно будете испытывать помехи сигнала, величина которых зависит от размера отражения.

Короткий электрический путь подавляет отраженный сигнал из-за формы волны исходной передачи.

По всем вашим печатным платам с контролем импеданса обращайтесь Венчурная электроника сейчас.