インピーダンス制御基板

信号が適切に動作するために特定のインピーダンスが必要な場合は、制御されたインピーダンスを優先する必要があります。 高周波アプリケーションでは、転送されたデータを損傷から保護し、信号の明瞭さを維持するために、電子基板全体のインピーダンスを一定に保つことが不可欠です。 トレースが長いほど、または周波数が高いほど、より多くの適応が必要になります。 この段階で厳密さを欠くと、電子デバイスまたは回路のスイッチング時間が長くなり、予期しないエラーが発生する可能性があります。

コンポーネントが回路に実装されると、制御されていないインピーダンスを解析するのは困難です。 部品の許容範囲はバッチに応じて異なります。 さらに、その仕様は温度変化の影響を受け、誤動作につながる可能性があります。 このような場合、最初はコンポーネントの交換が解決策のように見えますが、実際には問題の原因は不適切な配線インピーダンスでした。

このため、PCB 設計の早い段階で配線のインピーダンスとその許容誤差をチェックする必要があります。 設計者はメーカーと協力して、コンポーネントの値の準拠を保証する必要があります。

プリント基板のインピーダンス制御に影響を与える要因としては、誘電体の厚さ、トレース幅、銅の厚さ、スタック用に選択された材料の誘電率 Er、はんだマスクの厚さなどがあります。

• トレース幅: トレース幅が大きいほど、インピーダンスは低くなります。 トレース幅が細いほど、より多くのインピーダンスが提供されます。 基板の厚さを厚くするとインピーダンスが増加し、基板の厚さを薄くするとインピーダンスが減少します。

• 誘電体の厚さ： 誘電体の厚さもインピーダンスに影響します。 材料の絶縁耐力は、絶縁体の電気的強度の尺度です。 これは、材料を介して絶縁破壊を引き起こすのに必要な最大電圧として定義され、単位厚さあたりのボルトで表されます。

• 銅の厚さ： 銅の厚さは、高速および RF デジタル回路の配線インピーダンスを計算する際にも考慮されます。

• 誘電率： 誘電率は、材料の誘電率と真空中で見られる誘電率の比です。 PCB では、誘電率は周波数に反比例して変化する傾向があります。 低く安定した誘電率を持つ PCB は、高周波と制御されたインピーダンスに適しています。 より難しい誘電率は、多くの場合、予測できない形でインピーダンスに影響を与える可能性があります。

トレースラインはできる限り短くし、可能な限り長さを短くする必要があります。 配線の長さがかなり長い場合は、反射を防ぐために終端を使用する必要があります。

信号品質の反射や劣化を増大させる配線のスタブや不連続性は避けるべきです。

差動ペア配線の場合は、信号ペアが同じ長さであることを確認してください。

バックドリルの使用 – 信号が最上層から内層の XNUMX つに送られる厚いバックプレーンの場合、ビアの銅バレルの残りの部分またはプレスフィット コネクタのピンがスタブとなり、反射が発生します。 。 バックドリルにより不要な銅を除去します。 これは、銅バレルの未使用部分またはスタブをプリント回路基板のスルーホールから除去するために使用される技術です。

表面仕上げとして ENIG ではなく浸漬シルバーを使用することを検討してください。 イマージョンシルバー 純粋にニッケル含有量が ENIG より少ないため、挿入損失 (損失) が少なくなります。 ENIG 損失が非常に多く、表皮効果のため、高速設計にはあまり適していません。 パッドの平坦性はENIGと同等であり、ENIGよりも作業性が高いです。

プレーンレイヤーのアンチパッドのサイズを小さくします。 アンチパッドは、パッドがプレーン層に除去されるか、パッドがプレーンに接続されるべきではない、またはプレーン層に銅が除去される場所です。 場合によっては、アンチパッドのサイズが大きすぎて、平面内に不要な空隙が生じてしまうことがあります。 アンチパッドを少し小さくすることで、プレーンの連続性が高まり、信号とリターンパスがよりクリーンになります。

高速の PCB 設計で信号の完全性を確保するには、導体トレースの接続に優れたインピーダンス特性が必要です。

これらは、インピーダンス仕様、レイアウト、層の構成に基づいて PCB の制御されたインピーダンスが計算された後にのみ決定できます。

オンラインでインピーダンス計算機を使用できます。 これは、トレース幅、シングルエンドまたは差動インピーダンス (マイクロストリップ モデルとストリップライン モデルの両方)、および誘電体の高さ、誘電率、トレースの厚さなどのその他のパラメータを計算するのに役立ちます。 このツールは、さまざまな PCB 材料の誘電率値のガイドも提供します。

また、インピーダンス計算についてもお問い合わせください。

• 1. インピーダンスとは何ですか?

  オーム (記号 Ω) で測定されるインピーダンスは、抵抗とは多少異なります。 インピーダンスは交流特性、抵抗は直流特性です。 信号周波数が増加するにつれてインピーダンスは必須となり、通常、XNUMX MHz または XNUMX MHz 以上の信号成分の PCB トレースでは重要になります。

• 2. インピーダンス制御はどのように機能しますか?

  インピーダンス制御には、PCB 上のトレースと伝送線路に必要なインピーダンスを指定することが含まれます。 これは高速信号の場合に特に重要であり、基板の材質、銅線幅、配線の影響を受ける可能性があります。

• 3. 3 種類のインピーダンスとは何ですか?

  インピーダンスは、インダクタ、コンデンサ、抵抗という XNUMX つの主要な要素の助けを借りて機能します。 また、入力インピーダンスと出力インピーダンスという XNUMX つのタイプのインピーダンスと、それらが提供する抵抗のタイプについても説明します。

• 4. 回路においてインピーダンスが重要なのはなぜですか?

  インピーダンスは、正しく扱われないと、回路の性能に著しく悪影響を及ぼします。 適切なインピーダンス整合がないと、ソースから負荷までの経路に沿って反射が発生する可能性があります。

• 5. インピーダンスが高い方が良いのはなぜですか?

  インピーダンスが高くなると、コイルの巻き数が増えるため、妥協が少なく、より良いモーター システムが得られ、その結果、全体的なサウンドが向上し、低音再生が強化されます。

• 6. PCB レイアウトで 50 オームのインピーダンスが使用されるのはなぜですか?

  50 オームは、最小損失、最大電力、最大電圧に対応するインピーダンス間の最も悪い妥協点です。

• 7. PCB の特性インピーダンスとは何ですか?

  これらの中で最も重要なものは特性インピーダンスです。これは、他の伝送線から完全に分離された PCB 上の伝送線のインピーダンスにすぎません。 この値は通常 50 オームですが、デバイスで使用されている信号規格に応じて異なる値になる場合があります。

• 8. PCB のインピーダンスに影響を与えるものは何ですか?

  PCB 設計時のインピーダンス制御に影響を与えるいくつかの要因には、トレース幅、銅の厚さ、誘電体の厚さ、誘電率などがあります。

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