Microstrip- und CPWG-Übergänge auf PCB

Ich habe im Rahmen eines Praktikums in einem Labor einige einfache HF-Boards erstellt, hauptsächlich um bestimmte ICs und Prototypen zu testen und hauptsächlich koplanare Wellenleiter zu verwenden.

Ich wurde nun damit beauftragt, ein Board zu entwerfen, um einen ADC mit zwei differentiellen Eingängen zu testen, die im 1-GHz-Bereich funktionieren.

Jetzt weiß ich, wie man die gekoppelte Mikrostreifenimpedanz usw. berechnet, aber ich bin irgendwie ratlos, wie man die Übergänge richtig durchführt (oder sogar, wie viel Einfluss diese Übergänge auf die Gesamtimpedanz haben).

Das folgende Bild zeigt die besondere Situation, in der ich jetzt stecke:

Beispiel für die Art des Übergangs, von der ich spreche.

Dies wäre vage meine Vorstellung davon, wie die Verbindung für die Eingänge aussehen sollte (für Diskussionszwecke nehmen wir an, dass die gekoppelten Mikrostreifen richtig dimensioniert sind). Ich habe jedoch 2 Arten von Übergängen, die mir (glaube ich) einige Probleme bereiten werden.

  1. Übergang zwischen Pad und Spur: Ich schaffe das normalerweise ganz gut, indem ich einfach eine Träne in einem bestimmten Winkel hinzufüge (laut den Informationen, die ich im Internet gefunden habe); dann ändere ich einfach den Abstand zwischen dem Pad und der Masseebene, um die gleiche Impedanz wie der Mikrostreifen zu behalten. Ich bin jedoch neugierig, da dies der am häufigsten verwendete Ansatz ist.
  2. Übergang zwischen Mikrostreifen und gekoppeltem Mikrostreifen: Hier bin ich eher ratlos. Variiere ich einfach die Breite der Spuren und platziere eine Träne dazwischen? Klingt irgendwie nach einem ungeschickten Ansatz, obwohl ich nicht wirklich sagen kann, warum es nicht funktionieren würde. Ich habe ein paar Boards gesehen, die einige Durchkontaktierungen platzieren und die Ebene für diese Art von Übergängen ändern, aber ich konnte keine Begründung dafür finden.

Als Referenz ist dies mein Stapel:

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.

Ich danke Ihnen allen im Voraus für Ihre Antworten!

BEARBEITEN: Ich füge ein Beispiel dafür hinzu, was ich mit dem Board erreichen möchte, das wir derzeit verwenden, um unsere Messungen zu erhalten. Es ist ein Referenzdesign von National Semiconductor, Link zum App-Hinweis hier . Es sind Designdateien verfügbar, falls jemand neugierig ist, von dort habe ich das Bild gemacht.

Wie Sie sehen können, befinden sich auf einer 3. Ebene rosa Spuren, die gekoppelt sind, sich dann aber in Richtung der Pads trennen. Schließlich gibt es ein Via direkt unter den Pads, um sie zu verbinden. Ich finde es interessant, dass zwischen dem gekoppelten Mikrostreifen und dem Mikrostreifen überhaupt kein Übergang erfolgt und dass die Durchkontaktierung zum Verbinden mit der obersten Schicht keine Probleme verursacht.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Bitte geben Sie etwas mehr Details zu Ihrem Problem an. Zum Beispiel: Sind die Gleise auf unterschiedliche Anschlüsse geroutet und wenn ja, warum? Woher kommt dieses Signal für den ADC? Ist der Anschluss GND mit der Masseebene Ihrer Leiterplatte verbunden und wie? ...
@StefanWyss Vielen Dank für die Antwort. Zu Ihren Fragen: - Ja, die Spuren werden auf unterschiedliche Anschlüsse geroutet, da der ADC einen differentiellen Eingang hat und ich diesen nutzen möchte. - Das Board soll so allgemein wie möglich sein. Eines der Dinge, für die ich es verwenden werde, ist zum Beispiel, den Ausgang eines I/Q-Demodulators zu messen. -Der Anschluss GND wird mit mehreren Durchkontaktierungen mit der Masseebene verbunden. Ich kann auch CPWG anstelle von Mikrostreifen für die Spuren verwenden. Ich dachte, all diese Details seien unabhängig von den Übergängen selbst. Warum ist es wichtig?

Antworten (1)

Das wichtigste Designziel ist es, den Wellenwiderstand so homogen wie möglich zu halten. Diese Impedanz wird zwischen Leiterbahn und GND-Ebene (Mikrostreifen) oder zwischen zwei Leiterbahnen (differenzielles Mikrostreifenpaar) oder zwischen zwei Leiterbahnen mit GND-Ebene (3-Leiter-Differentialpaar) definiert. Es ist nicht einfach, von einem zum anderen zu wechseln.

Der 1. Übergang zwischen Pad und Spur ist kein Problem, da er 1) nur winzig und 2) elektrisch kurz ist im Vergleich zu Ihrer 1GHz-Wellenlänge.

Der 2. Übergang ist jedoch schwierig und in Ihrem Fall höchstwahrscheinlich unnötig. Ich habe noch nie ein Setup gesehen, bei dem die Wellenimpedanz zwischen zwei Spuren auf verschiedenen Kabeln definiert wurde, also sollten Sie das vielleicht noch einmal überdenken.

Versuchen Sie stattdessen, Ihr Differenzsignal über ein Kabel zu leiten. Nehmen Sie ein 1-GBit-LAN-Kabel als Referenzbeispiel, da dieses über mehrere hochgeschwindigkeitsfähige Twisted-Differential-Pairs mit gut definierter Impedanz verfügt.

Vielen Dank für Ihre Antwort. Bitte überprüfen Sie, wenn Sie können, die BEARBEITUNG, die ich an meinem ursprünglichen Beitrag vorgenommen habe. Ich gebe einen Link zu der Referenzplatine, die wir derzeit verwenden, um unsere Messungen zu erhalten, und die die Platine, die ich mache, ersetzen soll. Ich möchte etwas Ähnliches erreichen, wenn ich kann. Wir verwenden derzeit SMA-Anschlüsse und -Kabel in allen unseren Boards ... würde ein LAN-Kabel nicht eine schlechtere Leistung erzielen? Ich muss zugeben, dass ich gerade erst mit dem HF-Design beginne und daher viele Grundlagen übersprungen habe, während ich einige ziemlich fortgeschrittene Dinge gelernt habe :).
Nun, das wird interessant. Ich habe in der Appnote gesehen, dass das Differentialpaar eine Impedanz von 100 Ohm haben muss, und ich bin auch verwirrt darüber, wie ich das mit dieser Gabelungsart des Routings erreichen soll. Die einzige Erklärung, die mir einfällt, ist, dass am Gabelpunkt eine feste GND-Ebene vorhanden sein muss, damit die einzelnen Spuren 50 Ohm gegen GND haben, was sich für beide auf 100 Ohm summiert. Kannst du das im Ref-Layout überprüfen?
Tatsächlich handelt es sich um einen Stapel aus 10 Schichten, und dieses Differenzialpaar befindet sich auf Schicht 3, eingebettet zwischen einer festen GND-Ebene oben und einer Stromversorgungsebene unten. Ich verstehe jedoch nicht, wie die Spuren funktionieren würden ... Sollte sich die Impedanz nicht ändern, wenn sie nebeneinander liegen und sich trennen? Wenn Sie neugierig auf das Design dieses Boards sind, finden Sie es hier: ti.com/tool/adc12d1800rb , obwohl die Seite aus irgendeinem Grund bei mir nicht funktioniert. Die Dateien sind in einem Allegro-Format, Sie können sie mit Allegro Physical Viewer 16.6 anzeigen (andere Versionen haben bei mir nicht funktioniert).
Wie nah sind diese Flugzeuge? Ich denke, dass im Differentialbereich beide Diff-Spuren sehr eng und die Ebenen weit entfernt sind, sodass die Impedanz hauptsächlich zwischen den Spuren definiert ist, während im Einzelspurbereich eine weitere Ebene direkt unter jeder Spur sein könnte (sehr nahe ), sodass zwischen Gleis und Ebene 50 Ohm liegen?
Nicht wirklich. Die GND-Ebene oben und die Leistungsebene unten decken beide die Diff- und Einzelspuren ab. Es gibt keine anderen Flugzeuge dazwischen, was den Stapel betrifft. ich bin auch etwas ratlos...
Microstrip- und CPWG-Übergänge auf PCB
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