Impedanzanpassung und große Leiterbahnbreiten

Verwenden Sie einen 4-Lagen-Stapel.

Die Berechnung der erforderlichen Leiterbahnbreite ist sinnlos, es sei denn, es befindet sich eine solide Masseebene darunter. Bei einem 2-Lagen-Design müssen Sie möglicherweise Leiterbahnen auf der anderen Seite verlegen, was dann Ihre Impedanz ziemlich ruiniert, wenn sie in die Nähe Ihrer Leiterbahn kommt.

Bei 450 MHz sollten Sie wirklich solide, kontinuierliche, ordnungsgemäß entkoppelte Leistungs- und Masseebenen haben. Dies verbessert die Rauschleistung, EMI-Probleme, gibt Ihnen eine bessere Impedanzkontrolle usw. Das Herstellen einer 4-Lagen-Platine ist nicht viel teurer als eine 2-Lagen-Platine.

Verwenden Sie eine 4-Schicht wie:

>----------------Signal 1
8.3 mil
>----------------Ground
39 mil
>----------------Power
8.3 mil
>----------------Signal 2

Der Abstand kann sich je nach Wahl der Kupferdicke geringfügig ändern.

Das gibt Ihnen ungefähr 10-20 mil für Ihre 50-Ohm-Spur auf Signal 1/2, abhängig von der endgültigen Dielektrikum- und Kupferdicke auf den Signalschichten.

Sie müssen sich keine Gedanken über die Impedanz sehr kurzer Leiterbahnen als Teil einer längeren Leiterbahn machen. So haben Sie direkt neben dem Chip eine dünnere Spur. Wenn die Spur jedoch eine beliebige Entfernung zurücklegen muss, müssen Sie die Dicke der Spur anpassen, wenn sie sich vom Chip entfernt. Sie "fächern" einfach die Leiterbahnbreite vom Chip weg auf. So habe ich es immer gesehen.

Dies ist den Anschlüssen einer Übertragungsleitung nicht unähnlich. Die Impedanz eines einzelnen kurzen Elements ist möglicherweise etwas geringer, aber im Vergleich zur gesamten Übertragungsleitung gering.

Häufig können übermäßig breite Leiterbahnen Probleme mit der Kapazität der Leiterbahn verursachen. Wenn Sie die Leiterbahn dünner machen, wird die Kapazität verringert. Natürlich bringen dünnere Leiterbahnen die Impedanz durcheinander.

Wenn der PCB-Stapel anders ausgeführt wird, wo die Signalschicht näher an der Power/Gnd-Ebene liegt, kann die Leiterbahn dünner sein und dennoch die richtige Impedanz aufweisen. Auf einer mehrschichtigen Leiterplatte funktioniert dies nur, wenn sich das Signal auch auf einer inneren Schicht befindet – was es schwierig macht, die richtige Impedanz UND Kapazität auf einer äußeren Schicht zu haben.

Das Endergebnis ist, dass alles ein Kompromiss ist. Normalerweise leite ich diese Signale auf inneren Schichten mit optimierten PCB-Stackups – aber dann halte die Spuren dünn und sehr kurz, wenn sie zu einer äußeren Schicht gehen müssen, um zu einem Chip zu gelangen.

Auf einer 2-Lagen-Leiterplatte ist es sehr schwierig, auf schmalen Leiterbahnen die richtige Impedanz zu haben - daher mache ich mir normalerweise keine Mühe. Wenn die Impedanz kritisch ist, gehe ich zu mindestens einer 4-Lagen-Leiterplatte.

Können Sie benachbarte Referenzspuren zusammen mit Ihren Signalen routen? Mir wurde gesagt, dass geroutete Drillinge oder sogar Quinten, wenn Sie keine Drillinge usw. anpassen können, manchmal in Situationen wie Ihrer funktionieren können, wenn Sie kein nahes Flugzeug haben, auf das Sie sich beziehen können. Wenn Sie ein Diff-Paar haben, dann könnte es eher wie ein Quad sein, mit angrenzenden Referenzen/Rückgaben außerhalb auf beiden Seiten des Diff-Paares. Derselbe Mentor schlägt vor, dass eine zweilagige Platine aufgrund des Abstands zwischen den Lagen als zwei nicht verwandte Platinen behandelt werden sollte und geroutete Referenzen/Rückgaben der richtige Weg sind, wenn nicht mehr Lagen verfügbar sind.

Ich habe mich mit dem Quad für ein Diff-Paar geirrt. Meine Notizen aus den relevanten Präsentationen besagen, ein Triplett zu verwenden, mit einer Referenz ZWISCHEN den beiden Signalen des Diff-Paares. Ich suche / warte immer noch auf Impedanzberechnungen auf diese Weise. Mir wurde gesagt, dass er nach dem HF/Mikrowellen-Buch sucht, in dem sie sich befinden, er hat mehrere davon.

Finden Sie zuerst heraus, ob es eine echte Anforderung ist. Auf welche Distanz muss diese eingehalten werden? Wenn es sich um ein ernsthaftes Hochgeschwindigkeitssignal handelt (sehen Sie sich die Flankenrate im Vergleich zur Länge der Spur an), müssen Sie möglicherweise eine Simulation durchführen. Die Referenz von Howard und Johnson, die in der Antwort auf Ihre verknüpfte Frage enthalten ist, ist eine großartige Ressource für solche Dinge.

Wenn die Anforderung real ist , dann finden Sie heraus, wie viel Toleranz vorhanden ist (Ihr Board-Fab kann wahrscheinlich nur +/- 10 % von dem erreichen, was Sie verlangen, also berücksichtigen Sie das).

EDIT: Wenn Sie sich Ihren Teil ansehen, den Sie jetzt gepostet haben, befinden Sie sich im Gebiet der "echten Anforderungen".

80ps Kanten sind ziemlich schnell! Die "Kniefrequenz", bei der die Harmonischen schnell abzufallen beginnen, liegt oberhalb von 6 GHz. Unter der Annahme, dass die Ausbreitungsverzögerung etwa 66 % der Lichtgeschwindigkeit beträgt, sind 80 ps 16 mm. Als Faustregel gilt, dass alles, was länger als 1/4-1/6 der Übergangszeit ist, wie eine Übertragungsleitung behandelt werden muss, was bedeutet, dass jede Spur länger als ein paar mm ist!

Ich würde zögern, dies auf einem 2-Lagen-Board über jeden Unterschied zu versuchen, ohne eine Simulation durchzuführen.

Sie müssen wahrscheinlich mehrschichtig arbeiten, um die Referenzebene näher an die Spur zu bringen, wodurch dünnere Spuren die Impedanzspezifikation erfüllen können. (BEARBEITEN: Wie in den Kommentaren erwähnt, könnten Sie es in 2 Schichten machen, aber Sie haben dann ein wirklich dünnes Brett!)

Alternativ können Sie möglicherweise eine koplanare Wellenleiterstruktur auf zwei Schichten aufbauen, die die gewünschte Impedanz bereitstellen kann. Oder erhöhen Sie möglicherweise den Abschlusswiderstand, was bedeutet, dass die Leiterbahnimpedanz angepasst wird, was eine dünnere Leiterbahn bedeutet. AppCAD kann Ihnen dabei helfen, mit Parametern für diese Optionen zu spielen.

Hört sich nach Spaß an :)