Линия передачи печатной платы: Что это такое? Почему это важно?

Растущий спрос на передовую электронику стимулирует инновации в возможностях и производительности печатных плат.. Разработчики схем теперь обычно работают с более высокими скоростями передачи сигнала.. Высокоскоростные сигналы, однажды случайный вызов, становятся стандартом в компоновке печатных плат.. Безупречная передача высокоскоростных сигналов требует от проектировщиков понимания лучших практик прокладки дорожек на платах.. Трассы больше нельзя прокладывать исключительно на основе эстетики или стоимости.. Приоритетом сейчас является создание оптимальных путей трассировки для обеспечения целостности сигнала и минимизации проблем с производительностью.. Чтобы добиться этого, дизайнеры должны усвоить знания о линии передачи печатных плат. В этом блоге, мы познакомим вас с типами используемых линий электропередачи, обсудить их важность, и укажите предпочтительные методы макета.

Что такое линия передачи печатной платы?

Линия передачи на печатной плате передает сигналы между передатчиками и приемниками на печатной плате.. It consists of two conductors – a signal trace and a return path, обычно земляной слой. Проводники разделены диэлектрическим слоем.. Высокочастотные переменные токи распространяются по линиям электропередачи.. Ключевым свойством является то, что в каждой точке по его длине, линия имеет сопротивление. более того, если размеры линий не меняются, этот импеданс остается постоянным. Такая трасса называется линией передачи с контролируемым импедансом.. Неоднородные импедансы приводят к отражению и искажению сигнала.. Таким образом, для высоких частот, контроль импеданса трассы прогнозирует поведение сигнала.

Типы линий передачи печатных плат

При проектировании печатных плат, у инженеров есть три основных варианта передачи сигналов по всем направлениям.:

1. Печатная плата микрополосковая

Микрополосковая линия передачи состоит из одной проводящей дорожки, выполняющей роль носителя сигнала., проложен через опорную плоскость земли. Эта базовая плоскость, обычно располагается на одном из внешних слоев Стек печатной платы, обеспечивает обратный путь непосредственно под трассой сигнала. Микрополоски чаще всего проходят вдоль внешних слоев из-за простоты доступа., тем не мение, также возможно встроить эти дорожки во внутренние слои платы.. Опорная плоскость внутренней микрополоски по-прежнему находится на соседнем внешнем слое.. Микрополоски обеспечивают простую маршрутизацию несимметричных сигналов., конструкции с высокой плотностью следов, и пригодность для компонентов поверхностного монтажа.

2. Полосковая линия печатной платы

Полосковые линии передачи включают в себя прокладку проводящей дорожки между двумя опорными плоскостями земли., содержится в диэлектрических слоях платы. Эта установка обеспечивает пути обратного тока как выше, так и ниже несущей сигнала.. Дополнительное экранирование из двух плоскостей обеспечивает естественную невосприимчивость полосковых линий к электромагнитным помехам по сравнению с микрополосковыми линиями.. Striplines exhibit excellent versatility – traces can be positioned closer to one reference plane or another to tweak performance, и несколько трасс могут быть проложены параллельно между плоскостями. Большие опорные плоскости также обеспечивают превосходное качество передачи сигнала.. Полосковые линии имеют более сложную конструкцию по сравнению с микрополосками., но включить отличный высокоскоростной сигнал.

3. Копланарные линии передачи

Компланарная линия передачи размещает трассу сигнала и обратный путь на одном уровне печатной платы.. Он состоит из центральной сигнальной дорожки, окруженной двумя более широкими заземляющими пластинами., с промежутками между проводниками. Все копланарные элементы расположены над диэлектрическим материалом платы.. Точный контроль зазоров между следами, наземные плоскости, и ширину плоскости обязательно достижение целевых импедансов. Компланарные линии используются реже по сравнению с микрополосками или полосковыми линиями., но обеспечивает некоторые преимущества, такие как более простая регулировка импеданса и отсутствие необходимости сверления переходных отверстий.. Их воздействие также облегчает зондирование для измерений.. Но копланарные устройства имеют более жесткие производственные допуски и остаются подверженными электромагнитным помехам без экранирующих плоскостей..

Важность линий передачи на печатной плате

Поскольку электронные устройства и схемы стремятся к более высокой скорости переключения и более высоким частотам, учет эффектов линии передачи в разводке печатных плат становится критически важным. На микроволновых частотах, достигающих гигагерцового диапазона, трассы больше нельзя рассматривать просто как соединения между точками.. Скорее, законы электрического распространения диктуют, что сигналы будут отражаться и звучать в зависимости от импеданса геометрии трассы.. Неспособность контролировать эти эффекты приводит к искажению сигналов., электромагнитная интерференция, и ненадежная работа схемы. Правильно реализуя линии передачи — с контролируемыми размерами и интервалами для достижения целевых характеристических импедансов — разработчики печатных плат могут идеально передавать сигналы от источника к нагрузке.. Опыт работы с линиями электропередачи, ли микрополосковая, полоса, или копланарные конструкции, помогает предотвратить ухудшение сигнала, одновременно обеспечивая использование передовых технологий. С сегодняшними тенденциями миниатюризации и постоянно растущими частотами, понимание линий передачи печатных плат служит фундаментальным навыком для проектирования высокоскоростных, высокочастотные платы.

Советы при проектировании линии электропередачи

Контроль характеристического импеданса по всей длине трассы имеет первостепенное значение для линий передачи.. Невыполнение этого требования приводит к разрушительным отражениям сигнала на высоких частотах., нарушение передачи данных. Подбирая ширину линий для достижения целевых импедансов, дизайнеры создают точные соединения. Онлайн калькуляторы, Инструменты САПР со встроенными калькуляторами, или обращение за рекомендациями к производителям печатных плат упрощает достижение точных целевых значений импеданса, какие стандарты нравятся МПК-2581 также облегчить.

С установленными трассами, контролируемыми по импедансу, дополнительные методы проектирования оптимизируют макеты:

Avoid Congested Areas – Prevent impedance discontinuities by routing lines away from tight spaces. Расколы или разрывы дорожек нарушают путь обратного тока..

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, размещайте переходные отверстия рядом с трассами в качестве привязок к земле, сохраняя обратный путь.

Keep Pairs Together – Route differential pairs together on the same path to match line lengths, избегание препятствий, таких как переходные отверстия, которые могут исказить сигналы.

По сути, Линии передачи с контролируемым импедансом требуют тщательного планирования и компоновки для передачи чистых сигналов на высоких частотах.. Существует множество ресурсов для точного проектирования геометрии трасс и интервалов для целевых импедансов перед трассировкой.. После расчета, необходимо позаботиться о том, чтобы линии были последовательными и преемственными.. Сегодняшние скорости сигнала достигают микроволнового диапазона., опыт использования принципов линий передачи с согласованием импеданса является бесценным набором навыков проектирования печатных плат.. Освоение трасс с контролируемым импедансом и устранение разрывов позволяет надежно маршрутизировать высокочастотные сигналы..

Подведение итогов

В заключение, понимание основ линий передачи расширяет возможности разработчиков печатных схем. Контроль импеданса по всей длине трассы имеет первостепенное значение.; разрывы нарушают целостность сигнала. Путем вычисления физических размеров целевых импедансов, единые межсоединения надежно передают высокоскоростные данные.

Пожалуйста, свяжитесь с любыми нерешенными вопросами по этой важной теме разводки печатных плат.. Необходимо ли обращаться к расчетам импеданса, конфигурации линий электропередачи, методы маршрутизации, или проблемы с целостностью сигнала, мы охотно поддерживаем ваше стремление к экспертным знаниям.