Vad är spårimpedans?

Koppar är det föredragna materialet för ledningar och spår i kretskort på grund av dess låga resistans, näst efter silver. När en ohmmeter placeras över en spår är likströmsresistansen försumbar. Detta är dock inte fallet för växelströmsimpedans. Impedans är frekvensberoende, och alla ledningar och spår genererar en viss impedans mot strömmen som flyter från alla drivenheter. Även om spårimpedans vanligtvis bara blir ett problem vid snabba signalstegtider, är det viktigt att vara medveten om dess existens och potentiella påverkan. Men varför spelar spårimpedans roll? Vad orsakar den och kan den hanteras? Om du har hört termen "kontrollerad impedans" kanske du redan vet att det är möjligt att reglera impedansen. Men för att förstå hur och varför är det viktigt att ha en grundläggande förståelse för spårimpedansens natur.

Hur spårimpedans fungerar

Varje spår har en distribuerad serieinduktans som är nästan oskiljbar och omvänt proportionell mot spårets tvärsnittsarea. Allt eftersom stigtiderna ökar blir den resulterande impedansen mer märkbar. Dessutom har varje spår kapacitans fördelad längs spåret och signalreturvägen, vilket bestäms av spårets bredd och dielektrikumet hos materialet mellan signalreturvägen och spåret. Återigen, om stigtiderna ökar, kan den resulterande impedansen som genereras av strömmen som försöker flyta genom denna kapacitans vara betydande. Dina drivrutiner uppfattar alla spår som distribuerade LC-kretsar, och spårets AC-impedans uppstår från denna distribuerade LC-krets. Detta kallas okontrollerad impedans eftersom vi inte gör några försök att designa spårmiljön för att ta hänsyn till denna impedans och låta induktansen och kapacitansen variera naturligt längs spåret. Eftersom den resulterande impedansen vanligtvis inte påverkar driften finns det inget behov av att spendera tid eller pengar på att utveckla metoder för att reglera den.

Kontrollerad impedans

För att designa en krets med kontrollerad impedans behöver vi använda specifika formler och programvaruverktyg för att beräkna rätt värden för var och en av dessa tre geometriska egenskaper. Spårbredden och avståndet mellan signalens returväg och signalspåret är vanligtvis enklast att justera, medan den dielektriska koefficienten vanligtvis fixeras av kretskortets material. När vi har beräknat de nödvändiga värdena kan vi tillämpa dem på kretsdesignen och tillverka kortet för att uppfylla dessa specifikationer. Genom att designa en krets med kontrollerad impedans kan vi minimera reflektioner och säkerställa att våra signaler färdas smidigt och effektivt längs spåren utan någon försämring eller förlust av signalkvalitet. Sammanfattningsvis kräver kontroll av impedans i en krets noggrant kontroll av spårens geometriska egenskaper, inklusive bredd, avstånd och dielektrisk koefficient. Genom att göra det kan vi skapa en krets som bibehåller en konstant impedans längs hela spårets längd, vilket leder till förbättrad signalkvalitet och prestanda.

Hur man bestämmer PCB-spårningsimpedans

För att säkerställa kontrollerad impedans i kretskort är det viktigt att mäta impedansen noggrant. Spårimpedansberäknare kan hittas online eller i CAD-programvara, och de tar hänsyn till flera parametrar som bestämmer impedansen, såsom spårbredd, spårtjocklek, laminattjocklek, dielektrisk tjocklek och kopparvikt. Efter att ha beräknat dessa parametrar kan spårbredden justeras för att uppnå önskad impedans. För att testa kortets effektivitet rekommenderas att använda testkuponger tillverkade på samma panel och samtidigt som det faktiska kortet. Dessa testkupongspår bör vara identiska med kortspåren för att få ett korrekt testresultat. För att tillverka kretskort med kontrollerad impedans är det viktigt att mäta impedansen noggrant. Testkuponger byggs på vardera änden av produktionspanelen, vilket gör det möjligt för testare att mäta impedans utan att skada kortet. Impedans kan mätas med en tidsdomänreflektometer (TDR), en nätverksanalysator eller ett kontrollerat impedanstestsystem. En ingenjör med erfarenhet av kontrollerade impedanstestsystem säkerställer högkvalitativa resultat. Om du behöver mer information eller vill beställa kretskort med kontrollerad impedans för din bransch, kontakta Sprintpcb idag.