Wie erreicht man eine Impedanz von 100 Ohm für ein HDMI-Differentialpaar auf dem FR4?

Ich habe eine 6-lagige FR4-Leiterplatte und möchte eine Impedanz von 100 Ohm bei HDMI-Differentialpaaren erreichen. Ich verwende nur die obere und untere Schicht für Differenzpaare, und die folgenden Parameter sind: Leiterbahnbreite = 3,75 mil Leiterbahnabstand: 12 mil Leiterbahndicke: 1,4 mil Dielektrizitätskonstante Er: 3,8-4,2 (vom Leiterplattenhersteller übernommen) Ich bin mir nicht sicher, was die dielektrische Dicke wäre. Meine Leiterplatte hat eine Dicke von 62 mil, aber ich bin mir nicht sicher, ob dies als dielektrische Dicke gilt oder nicht.

Ich habe verschiedene Online-Rechner ausprobiert und keiner von ihnen liegt nahe an der Differenzimpedanz von 100 Ohm.

Ich würde mich sehr über Ihre Vorschläge freuen! Danke

Antworten (2)

Mit den Spur- und Lückenparametern, die Sie haben, erhalten Sie keine 100-Ohm-Differenzimpedanz mit Standardkern- / Prepreg-Dicken (wenn überhaupt).

Sie müssen die Lücke viel kleiner machen und die Spuren etwas erweitern. Ich verwende nicht weniger als 4.000 Spurbreiten, da ein geringfügiges Ätzproblem zu Fehlern führen kann, die einen großen Prozentsatz der Spurbreite ausmachen.

Einige Zahlen, die funktionieren:

Spurbreite 4 Tausend, Spurabstand 4 Tausend, Tiefe bis Ebene 6 Tausend auf 1 Unze Kupfer bringt Sie laut Saturn PCB Toolkit ziemlich nahe.

Dies sind alles ziemlich Standardwerte für das PCB-Design.

Hinweise zur Kopplung.

Eng gekoppelte Paare (innerhalb eines Paares) sind ziemlich üblich, und dies hat den Vorteil, dass innerhalb eines differentiellen Paares pro Spur eine etwas höhere unsymmetrische Impedanz vorhanden ist, was oft einfacher zu implementieren ist. 100-Ohm-Differentialpaare, die eng gekoppelt sind, haben eine typische Single-Ended-Impedanz von etwa 65 Ohm.

Lose gekoppelte Paare haben eine unsymmetrische Impedanz von der Hälfte der differentiellen Impedanz.

Diese Kopplung ist nicht dasselbe wie die Paar-zu-Paar-Kopplung (bei der ein anständiger Spalt erforderlich ist ).

Es gibt viele Werte, die funktionieren würden, und vieles hängt von den Besonderheiten des Kern- / Prepreg-Materials ab, das von den Anbietern verwendet wird, da die Dielektrizitätskonstanten für Prepreg (insbesondere) je nach Hersteller stark variieren. Wenn ich 3 Leiterplattenanbieter nach vorgeschlagenen Geometrien frage, erhalte ich normalerweise 3 verschiedene Antworten.

Wenn ich den Spurabstand auf 4mil reduziere, würde das nicht zu Kopplungsproblemen führen? Gibt es keine Regel für Hochgeschwindigkeitssignale, die mehr als das Zweifache der Spurbreite voneinander getrennt sind?
@Sam koppelt kein Problem für unabhängige Signale? Hier haben Sie ein differentielles Paar; das ist kein Paar unabhängiger Signale.
Ich entschuldige mich! Dies ist das erste Mal, dass ich eine Leiterplatte mit Differenzpaaren auslege, daher sind mir all diese Regeln nicht bekannt. Also sollte ich mit 4mil Breite und einem 4mil Abstand gut sein?
Aktualisierte Antwort mit Hinweisen zur Kopplung.
Was ist ein „Du“? Es ist ratsam, gängige Einheiten zu verwenden, vorzugsweise SI.
Ich verwende den Begriff Tausend (Tausend Zoll) und nicht den amerikanischen Begriff „mils“, da er mit Millimetern verwechselt werden kann. Keiner der Begriffe ist SI

Hier fehlt der wichtigste Parameter, nämlich die Dicke des Dielektrikums zwischen den Schichten 1 und 2 sowie zwischen den Schichten 5 und 6.

Der einzige, der Ihnen helfen kann, ist der Leiterplattenhersteller, der Ihnen diese Werte basierend auf dem Material gibt, das er auf Lager hat. Die Alternative ist, dass Sie die Dicken angeben, aber es wird Sie höchstwahrscheinlich viel mehr kosten und viel länger dauern, wenn der Hersteller das Material nicht auf Lager hat.

Sobald Sie diese Werte haben, können Sie die Leiterbahnbreiten mit kostenlosen Tools wie dem PCB-Toolkit von Saturn berechnen .

Ich werde die dielektrische Dicke erhalten und erneut berechnen. Danke
Der Leiterplattenhersteller gab mir eine Dicke von 3,5 mil zwischen Schicht 1 und 2 und 3,5 mil zwischen Schicht 5 und 6. Addiere ich also in Saturn 3,5 als Leiterhöhe oder 7?
Sie addieren 3,5, da Sie zu diesem Zeitpunkt ein Ebenenpaar betrachten. Da die Platine symmetrisch ist, sind die Spurbreite und der Abstand für die Ober- und Unterseite der Platine gleich.
Basierend darauf ergibt meine anfängliche Leiterbahnbreite von 3,75 mil mit einem Abstand von 12 mil eine differentielle Impedanz von 92 Ohm.
Ich möchte hinzufügen ... meine differentiellen Paarspuren gehen pro Signal von oben nach unten und dann von unten nach oben. Selbst dann wären es 3,5 Millionen?
es macht keinen unterschied. die Impedanz der Spuren bezieht sich auf ihre Referenzebene. Impedanz nicht mit Widerstand verwechseln. Die Impedanz der Spur ändert sich nicht, unabhängig von der Länge der Spur. Bitte beachten Sie, dass weniger Vias Sie entlang einer Übertragungsleitung platzieren, desto besser.