Berechnen von differentiellen PCB-Leiterbahnen - Edge-Coupled Microstrip

Ich habe endlich die Sache mit der charakteristischen Impedanz des Mikrostreifens herausgefunden. Aber jetzt muss ich natürlich etwas über die differenzielle Signalisierung auf Leiterplattenspuren lernen.

Ich habe einige Zeit mit der Recherche verbracht. Hier ist mein Verständnis. Bitte sagen Sie mir, wenn ich etwas falsch habe! Zum Schluss habe ich noch ein paar konkrete Fragen :)

Je näher die beiden Mikrostreifen zusammenrücken, desto größer wird ihre Kopplung, und ihre charakteristische ODD- Impedanz wird kleiner. Zusätzlich zu den "Standard"-Vorteilen der differentiellen Signalisierung (Rauschunempfindlichkeit, Signalqualität usw.) können Sie dadurch erheblich kleinere Leiterbahnen verwenden, als wenn Sie zwei nicht gekoppelte einzelne Mikrostreifen verwenden würden.

Mein Board hat einen UWB-Transceiver im 6,5 GHz-Bereich. Seine HF-Pins sind 100 Ω Differential, das zu einem Balun laufen wird.

Meine Fragen:

  1. Es scheint, dass ich nach ungeraden charakteristischen Impedanzen von lösen sollte 50 Ω jeder . Ist das wahr?

  2. Mit dem von @RolfOstergaard erwähnten TNT Field Solver finde ich, dass ich 8,3 mil Spuren mit 5,3 mil Abstand dazwischen (13,6 mil von Mitte zu Mitte) erhalte Z Ö D D = 50.05 Ω . Mein Boardhouse kann 5/5 mil Spur/Platz machen. Gibt es einen Grund, diese Werte nicht zu verwenden?

  3. Wie stark wirkt sich Lötstopplack auf die Schaltung aus? Soll ich die differenziellen Spuren offen lassen?

Danke! Hier ist der PCB-Stackup:

Top: 1-oz copper.
   6.7 mil FR-408 prepreg (Er = 3.66 @ 1 GHz).
Ground: 1/2-oz copper.
   47 mil FR-408 core.
Power: 1/2-oz copper.
   6.7 mil FR-408 prepreg.
Bottom: 1-oz copper.
Übrigens erhalte ich Ihre Ergebnisse, wenn ich den Dk auf 4,2 und die Spurdicke auf 0,7 mil nehme, was 1/2 oz Kupfer wäre. Aber Sie sagen, die oberste Schicht hat 1 Unze Kupfer. Dies wird erhöht, wenn Sie Durchkontaktierungen durchkontaktiert haben, also sollten Sie vielleicht mit einer Dicke von etwa 2,1 mil statt 0,7 mil rechnen, wenn Sie das getan haben.
@ThePhoton Danke, dass du die Zahlen ausgeführt hast. In diesem Fall beträgt der Dk bei FR-408 3,66. Ich habe sie gerade noch einmal laufen lassen, und die Ergebnisse sind ähnlich mit 1 oz Kupfer über 3,66 (Dk) Substrat oder 1/2 oz Kupfer über 4,2 Substrat. Interessant :)
@ThePhoton Würden Sie bitte darauf eingehen, dass das Kupfer mit durchkontaktierten Durchkontaktierungen dicker ist? Davon habe ich noch nie gehört.
Die Plattierung füllt nicht nur die Durchkontaktierungen, sondern erstreckt sich auch auf alle Kupferbereiche der äußeren Schicht.

Antworten (1)

Es scheint, dass ich für ungerade charakteristische Impedanzen von jeweils 50 Ohm auflösen sollte. Ist das wahr?

Ja, die Gegentaktimpedanz ist gleich der doppelten Impedanz im ungeraden Modus (zumindest für symmetrische Geometrien).

Mein Boardhouse kann 5/5 mil Spur/Platz machen. Gibt es einen Grund, diese Werte nicht zu verwenden?

Wenn Sie ein Design mit größeren Lücken und breiteren Leiterbahnen anpassen können, ist die differentielle Impedanz weniger empfindlich gegenüber Überätzung oder Unterätzung während der Leiterplattenherstellung.

Wie stark wirkt sich Lötstopplack auf die Schaltung aus? Soll ich die differenziellen Spuren offen lassen?

Ist ein ziemlich kleiner Effekt. Aber wenn Sie können, lohnt es sich, die Geometrie mit einem Simulator zu überprüfen, der den Effekt berücksichtigen kann. Ihr Fab-Shop kann dies möglicherweise für Sie tun, wenn es sich nicht um einen absolut preiswerten Shop handelt.

Es ist auch eine Option, die Spuren unmaskiert zu lassen. Denken Sie jedoch daran, ein Stück Lötstopplack um jedes Bauteilpad herum zu lassen, um als Lötdamm zu fungieren.

Wenn Sie eine High-End-Fertigungswerkstatt verwenden, können Sie auch einfach angeben, dass Sie 100-Ohm-Differenzleiterbahnen wünschen, und sie die Leiterbahnbreite entsprechend ihren Kenntnissen über die Materialeigenschaften, die Lötmaskendicke, die Leiterbahndicke usw. anpassen lassen.

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