Konsens über Mikrostreifen-Leiterbahnimpedanzberechnungen?

Ich entwerfe eine Leiterplatte mit einem 2,4-GHz-Signal, das ich an eine SMA-Buchse weiterleite. Ich versuche, die Geometrie der erforderlichen Mikrostreifenspur herauszufinden. Dies ist die erste HF-Leiterplatte, an der ich gearbeitet habe.

Das Problem ist, dass ich, wenn ich die Werte in verschiedene Online-Rechner einfüge, erheblich unterschiedliche Werte erhalte! Ich weiß nicht, welche ich entwerfen soll.

Ich verwende eine 4-Lagen-Leiterplatte, 32 mil dick, FR4. Die Masseebene befindet sich direkt unter dem Mikrostreifen, mit 5,6 mil Prepreg dazwischen. Die Dicke des Mikrostreifens beträgt 1,35 mil (1 oz Kupfer). Ich gehe von einem Dielektrikum von 4,2 aus.

Die Spur verläuft von einem Bandpassfilter zur Antennenbuchse und ist nur 135 lang.

Angenommen, ich mache eine 10-mil breite Spur. Hier sind die Ergebnisse:

eeweb.com = 37,1 Ohm.

chemandy.com = 52,2 Ohm unter Verwendung eines Formelsatzes oder 46,85 Ohm unter Verwendung von IPC-2121 .

Wenn ich Formeln aus diesem Lehrbuch verwende , erhalte ich 42,55 Ohm.

Dies ist eine überraschende Verbreitung. Was ist hier die beste Praxis?

Danke!

Können Sie sich vom Leiterplattenhersteller beraten lassen? Spezifizieren Sie kontrollierte Impedanz mit einem Testcoupon?
@SpehroPefhany Das ist eine gute Idee, ich werde sie anrufen. Sie gaben mir ihren standardmäßigen 32-mil-Stackup, für den ich entwerfe. Muss ich kontrollierte Impedanz angeben, obwohl es ihr Standardaufbau ist? Außerdem weiß ich leider nicht, was Sie mit einem "Testcoupon" meinen.
Ich werde dies in Form einer Antwort formulieren, damit ich einige Fotos verlinken kann.

Antworten (3)

Ich habe die Berechnung für Sie in Cadence SigXplorer (mein Lieblingstool für dies und vieles mehr) durchgeführt:

50R-Parameter

Dies ist eine 10,25 mil breite Spur (sorry, die Einheiten auf dem Bild sind metrisch), um 50R ziemlich genau zu geben.

Verwenden Sie dazu immer einen 2D-Feldlöser (wie Sie bemerkt haben, reichen Formeln nicht aus).

Beachten Sie, dass der SMA-Fußabdruck ohne große Sorgfalt möglicherweise auch keine glatten 50R ist. Dabei bekommt man oft Hilfe vom Steckverbinderhersteller, wenn man ihm seinen Stackup zusendet (und als würdiger Kunde gilt :-).

Haftungsausschluss: Ich biete Schulungen zur Signalintegrität an, wobei ich häufig Tools verwende, die freundlicherweise von Cadence bereitgestellt werden. Ansonsten bin ich nicht angeschlossen. Andere Tools können dasselbe tun. Das einzige kostenlose, das ich ausprobiert habe, heißt TNT.

Vielen Dank für die Analyse. Ich habe das grundlegende Cadence-Paket ohne SigXplorer. Wenn ich anfange, viele davon zu machen, sollte ich wohl upgraden :)

Mein Vorschlag ist, Informationen von Ihrem Leiterplattenhersteller als primäre und die Online-Rechner als doppelte Überprüfung zu verwenden.

Wenn Sie eine kontrollierte Impedanz mit einer Toleranz angeben, müssen Sie normalerweise je nach erforderlicher Toleranz einen Aufpreis zahlen. 10% oder 5% sind übliche Toleranzen, obwohl die meisten High-End-Hersteller sagen, dass sie es besser machen können (mit exponentiell steigenden Kosten, vermute ich).

Sie möchten in der Lage sein, zu überprüfen, ob der Hersteller getan hat, was er sagt. Eine Methode ist mit einem Testcoupon, der sich in einem ansonsten ungenutzten Bereich der PCB-Platte befindet (es handelt sich also im Wesentlichen um ein zweites PCB-Design, das auf derselben Platte mit Ihren PCBs enthalten ist).

Hier ist ein 8-Lagen-Design aus einem Anwendungshinweis mit dem Titel Controlled Impedance Test von Martyn Gaudion :

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Und der Querschnitt aus derselben Quelle:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Wenn der Leiterplattenhersteller die Panelisierung durchführt, wird er dies wahrscheinlich selbst tun.

Natürlich besteht eine andere Methode darin, die Spuren, die Ihnen wichtig sind, direkt zu messen, aber das ist möglicherweise nicht einfach, wenn die Spuren vergraben sind und keine Anschlüsse vorhanden sind, um sie anzubringen. Sie können Pads hinzufügen, die in Produktionsversionen nicht verwendet werden, aber Reflexionen verursachen.

Danke schön! Auf die Idee eines Testcoupons bin ich noch nie gekommen.
@Spehro Der Linke ist jetzt leider kaputt. Könntest du vielleicht ein Update liefern?
@pfabri die Firma Merix, die die Daten zur Verfügung gestellt hat, ein ziemlich großes Spin-off von Tektronix in Oregon mit Produktion in China, das Leiterplatten herstellt, wurde übernommen, und die Nachfolgefirma TTM scheint die Daten weder online gestellt zu haben, noch erscheint die Datei anderswo zu existieren, wie im Wayback. Ich werde den toten Link intakt lassen, falls die Nachfolgefirma dazu kommt, ihn online zu stellen.

Best Practice ist die Angabe einer kontrollierten Impedanz, aber das kostet Geld.

Für meine Heimprojekte verwende ich den Wcalc- Rechner, da er Open Source ist und Ihnen sagt, woher er seine Formeln hat. Die meisten Online-Rechner sind an dieser Front nicht so transparent.

Als Gegenprobe und für unkonventionelle Geometrien verwende ich MDTLC , einen 2D-Feldlöser. Die Seite zeigt einige Vergleiche zu kommerziellen Taschenrechnern.

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