Línea de transmisión de PCB: Qué es? Por qué es importante?

La creciente demanda de electrónica avanzada impulsa innovaciones en las capacidades y el rendimiento de las placas de circuitos.. Los diseñadores de circuitos ahora trabajan habitualmente con velocidades de señal más rápidas.. Señales de alta velocidad, Una vez un desafío ocasional, se están convirtiendo en estándar en los diseños de placas de circuito impreso. La transmisión impecable de señales de alta velocidad requiere que los diseñadores comprendan las mejores prácticas para enrutar trazas en placas.. Las trazas ya no se pueden enrutar basándose únicamente en la estética o el costo.. La prioridad ahora es crear rutas de seguimiento óptimas para garantizar la integridad de la señal y minimizar los problemas de rendimiento.. Para lograr esto, Los diseñadores deben adquirir el conocimiento de la línea de transmisión de PCB.. En este blog, Introduciremos los tipos de líneas de transmisión utilizadas., discutir su importancia, y proporcionar métodos de diseño preferidos.

¿Qué es la línea de transmisión de PCB??

Una línea de transmisión de placa de circuito impreso transporta señales entre transmisores y receptores en una placa de circuito. It consists of two conductors – a signal trace and a return path, normalmente un plano de tierra. Los conductores están separados por una capa dieléctrica.. Las corrientes alternas de alta frecuencia exhiben propagación de ondas en líneas de transmisión. Una propiedad clave es que en cada punto a lo largo de su longitud, la línea tiene una impedancia. Además, si las dimensiones de la línea no varían, esta impedancia permanece uniforme. Esta traza se denomina línea de transmisión de impedancia controlada.. Las impedancias no uniformes provocan reflexiones y distorsiones de la señal.. Así, para altas frecuencias, El control de la impedancia de traza predice el comportamiento de la señal..

Tipos de líneas de transmisión de PCB

Al diseñar placas de circuito impreso., Los ingenieros tienen tres opciones principales a considerar para transmitir señales en todos los ámbitos.:

1. Microtira de PCB

La línea de transmisión microstrip consta de una única traza conductora que actúa como portadora de señal., encaminado sobre un plano de tierra de referencia. Este plano de referencia, normalmente situado en una de las capas exteriores de la Apilamiento de PCB, proporciona la ruta de retorno directamente debajo del rastro de la señal. Las microstrips suelen extenderse a lo largo de las capas exteriores debido a la facilidad de acceso., sin embargo, También es posible incrustar estos rastros dentro de las capas internas del tablero.. El plano de referencia para una microcinta interna todavía se encuentra en una capa exterior adyacente.. Las microstrips permiten un enrutamiento sencillo para señales de un solo extremo, diseños de alta densidad de trazas, e idoneidad para componentes de montaje en superficie.

2. Línea de tira de PCB

Las líneas de transmisión Stripline implican encerrar una traza conductora enrutada entre dos planos de tierra de referencia., contenido dentro de las capas dieléctricas del tablero. Esta configuración proporciona rutas de corriente de retorno tanto por encima como por debajo de la portadora de señal.. El blindaje agregado de dos planos brinda a las líneas de banda una inmunidad natural a la interferencia electromagnética en comparación con las líneas de microcinta.. Striplines exhibit excellent versatility – traces can be positioned closer to one reference plane or another to tweak performance, y se pueden enrutar múltiples trazas en paralelo entre los planos. Los planos de referencia más grandes también promueven una calidad de transmisión de señal superior.. Las líneas de tira vienen con una fabricación más compleja que las microstrips, pero permite una excelente señal de alta velocidad.

3. Líneas de transmisión coplanares

La línea de transmisión coplanar coloca la traza de la señal y las rutas de retorno en la misma capa de PCB. Consiste en una traza de señal central flanqueada por dos planos de tierra más anchos., con espacios espaciados que separan los conductores. Todos los elementos coplanares pasan sobre el material dieléctrico del tablero.. Control preciso de los espacios entre trazas., planos de tierra, y anchos de planos es imperativo para lograr impedancias objetivo. Las líneas coplanares tienen un uso menos frecuente en comparación con las microstrips o striplines, pero proporciona algunas ventajas como un ajuste de impedancia más fácil y no necesitar vías de perforación. Su exposición también facilita la búsqueda de mediciones.. Pero los coplanares vienen con tolerancias de fabricación más estrictas y siguen siendo propensos a EMI sin planos de protección..

La importancia de las líneas de transmisión en PCB

A medida que los dispositivos y circuitos electrónicos avanzan hacia velocidades de conmutación más rápidas y frecuencias más altas, tener en cuenta los efectos de las líneas de transmisión en los diseños de PCB se vuelve fundamental. En frecuencias de microondas que alcanzan rangos de gigahercios, Las trazas ya no pueden tratarse simplemente como conexiones entre puntos.. Bastante, Las leyes de la propagación eléctrica dictan que las señales se reflejarán y sonarán según la impedancia de la geometría de la traza.. Si no se controlan estos efectos, se producirán señales distorsionadas., interferencia electromagnetica, y funcionamiento del circuito poco fiable. Al implementar correctamente líneas de transmisión, con dimensiones y espacios controlados para lograr las impedancias características objetivo, los diseñadores de PCB pueden transferir señales perfectamente desde la fuente a la carga.. Experiencia en líneas de transmisión., ya sea microcinta, stripline, o construcciones coplanares, ayuda a prevenir la degradación de la señal al tiempo que permite tecnologías de vanguardia. Con las tendencias actuales de miniaturización y frecuencias en constante aumento, Una comprensión de las líneas de transmisión de PCB sirve como una habilidad fundamental para diseñar alta velocidad., placas de circuito de alta frecuencia.

Consejos al diseñar una línea de transmisión

Controlar la impedancia característica a lo largo de toda la longitud de la traza es primordial para las líneas de transmisión.. De lo contrario, se producirán reflejos de señal perturbadores en altas frecuencias., transmisión de datos corrupta. Adaptando el ancho de las líneas para lograr las impedancias objetivo, Los diseñadores crean interconexiones de precisión.. Calculadoras en línea, Herramientas CAD con calculadoras integradas, o buscar orientación de los fabricantes de PCB simplifica el logro de objetivos de impedancia precisos, qué estándares como IPC-2581 también facilitar.

Con trazas controladas por impedancia establecidas, prácticas de diseño adicionales optimizan los diseños:

Avoid Congested Areas – Prevent impedance discontinuities by routing lines away from tight spaces. Las divisiones o roturas en las trazas perturban el camino de retorno de la corriente..

Use One Layer – Minimize vertical transitions using primarily one layer for easier impedance control and reference plane access.

Add Vias – If transferring between layers is unavoidable, Coloque vías junto a las trazas como referencias terrestres manteniendo la ruta de retorno..

Keep Pairs Together – Route differential pairs together on the same path to match line lengths, evitando obstáculos como vías que puedan distorsionar las señales.

En esencia, Las líneas de transmisión de impedancia controlada requieren una planificación y un diseño meticulosos para entregar señales impecables en altas frecuencias.. Existen innumerables recursos para diseñar con precisión geometrías de traza y espacios para las impedancias objetivo antes del enrutamiento.. Después del cálculo, Se debe tener cuidado de implementar líneas con consistencia y continuidad.. Con las velocidades de señal actuales entrando en rangos de microondas, La experiencia en el uso de principios de líneas de transmisión con impedancia adaptada marca un conjunto de habilidades de diseño de PCB invaluable.. Dominar las trazas de impedancia controlada y mitigar las discontinuidades permite enrutar de manera confiable señales de alta frecuencia.

Terminando

Para concluir, Comprender los fundamentos de las líneas de transmisión empodera a los diseñadores de circuitos impresos.. El control de la impedancia a lo largo de toda la traza es primordial; las discontinuidades alteran la integridad de la señal. Calculando las dimensiones físicas para las impedancias objetivo., Las interconexiones uniformes transmiten datos de alta velocidad de forma fiable..

Por favor contacta con cualquier pregunta pendiente sobre este tema crucial del diseño de PCB. Ya sea para abordar los cálculos de impedancia, configuraciones de línea de transmisión, métodos de enrutamiento, o problemas de integridad de la señal, Apoyamos con entusiasmo su búsqueda de experiencia..