Afin de réduire les réflexions lors de la transmission du signal à grande vitesse, l'adaptation d'impédance doit être maintenue au niveau de la source du signal, du récepteur et de la ligne de transmission. L'impédance exacte d'une ligne de signal asymétrique dépend de sa largeur et de son emplacement par rapport au plan de référence. La largeur/l'espacement des lignes entre les paires différentielles requises pour une impédance spécifique dépend de l'empilement de PCB choisi.
Étant donné que la largeur de ligne minimale et l'espacement minimal des lignes dépendent du type de PCB et des exigences de coût, la structure de pile de PCB sélectionnée doit être en mesure de répondre à toutes les exigences d'impédance sur la carte, y compris les couches internes et externes, les lignes asymétriques et différentielles, etc. .
Conception d'empilement de PCB
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Principes de conception de définition de couche
1. La couche adjacente de la puce principale est le plan de masse, qui fournit un plan de référence pour le câblage de surface de l'appareil ;
2. Toutes les couches de signal doivent être autant que possible adjacentes au plan de masse ;
3. Essayez d'éviter que les deux couches de signal soient directement adjacentes ;
4. L'alimentation principale doit être autant que possible adjacente à la terre correspondante ;
5. En principe, une conception de structure symétrique doit être adoptée. La signification de la symétrie comprend : l'épaisseur et le type de la couche diélectrique, l'épaisseur de la feuille de cuivre et la symétrie du type de distribution du motif (grande couche de feuille de cuivre, circuit couche).
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Recommandations de définition de la couche PCB
Lors de la définition de couches de PCB spécifiques, il est nécessaire de saisir avec souplesse les principes ci-dessus, de déterminer la disposition des couches en fonction des besoins réels et d'éviter de les appliquer mécaniquement. Les recommandations communes de disposition des couches sont données ci-dessous à titre de référence. Lors du réglage des couches, s'il y a des couches de câblage adjacentes, la diaphonie intercouche peut être réduite en augmentant la distance entre les couches de câblage adjacentes. Pour la segmentation croisée, assurez-vous que les signaux clés doivent avoir un plan de masse de référence relativement complet ou fournissez les mesures de pontage nécessaires.
Cet article prend comme exemple la conception de circuit imprimé de la solution RK3588. Ses structures d'empilage de circuit imprimé à 10 couches de premier ordre, à 10 couches de deuxième ordre et à 8 couches traversantes sont introduites pour aider les clients dans la sélection et l'évaluation de structures empilées. Si vous choisissez un autre type de structure empilée, veuillez recalculer l'impédance selon les spécifications données par le fabricant du PCB.
Cet article utilise la fonction de calcul d'impédance du logiciel Huaqiu DFM pour expliquer les cas de conception d'empilement et d'impédance pertinents. Il s'agit d'un logiciel national gratuit d'analyse de la fabricabilité des PCB et de l'assemblage des PCBA qui aide les ingénieurs concepteurs à vérifier les problèmes de fabricabilité avant la production et peut répondre à divers scénarios d'utilisation dont les ingénieurs ont besoin .
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Plaque à trous traversants à 8 couches Conception de pile de 1,6 mm d'épaisseur
Dans la conception d'empilement de cartes à trous traversants à 8 couches, le plan de référence du signal supérieur L1 est L2, et le plan de référence du signal inférieur L8 est L7. L'empilement recommandé est TOP-Gnd-Signal-Power-Gnd-Signal-Gnd-Bottom. L'épaisseur du cuivre de base recommandée est de 1 oZ et l'épaisseur est de 1,6 mm. La conception de l'empilement est illustrée dans la figure ci-dessous.
Conception d'impédance d'une carte à trous traversants à 8 couches avec une épaisseur de 1,6 mm
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Conception d'impédance extérieure asymétrique de 50 ohms
À l'aide de l'outil Huaqiu DFM, sélectionnez le modèle d'impédance asymétrique de la couche externe, entrez les paramètres correspondants et calculez la largeur de ligne correspondante à 3,8 mil, et les couches L1 et L8 sont conçues de manière symétrique, de sorte que le 50 ohms simple Le câblage terminé de la couche L1 et de la couche L8 est de 3,8 mil, comme indiqué ci-dessous.
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Conception d'impédance différentielle de couche externe de 100 ohms
À l'aide de l'outil Huaqiu DFM, sélectionnez le modèle d'impédance asymétrique de la couche externe, entrez les paramètres correspondants et calculez la largeur/l'espacement de ligne correspondant à 3,3/7,7 mil, et les couches L1 et L8 sont conçues symétriquement, de sorte que le Câblage différentiel de 100 ohms entre la couche L1 et la couche L8 C'est 3,3/7,7 mil, comme indiqué dans la figure ci-dessous.
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Conception d'impédance interne asymétrique de 50 ohms
À l'aide de l'outil Huaqiu DFM, sélectionnez le modèle d'impédance asymétrique de la couche externe, entrez les paramètres correspondants et calculez la largeur de ligne correspondante à 4,2 mil, et les couches L3 et L6 sont conçues de manière symétrique, de sorte que le 50 ohms simple Le câblage terminé de la couche L3 et de la couche L6 est de 4,2 mil, comme indiqué ci-dessous.
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Conception d'impédance différentielle de couche interne de 100 ohms
Utilisez l'outil Huaqiu DFM, sélectionnez le modèle d'impédance asymétrique de la couche externe, entrez les paramètres correspondants et calculez la largeur/espacement de ligne correspondant à 3,3/7,7 mil, et les couches L3 et L6 sont conçues symétriquement, de sorte que le La couche L3 et la couche L6 sont un routage différentiel de 100 ohms. Il s'agit de 3,3/7,7 mil, comme indiqué dans la figure ci-dessous.
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Largeur de piste d'impédance globale
Plaque à trous traversants à 8 couches Conception de pile de 1,2 mm d'épaisseur
Dans la conception d'empilement de cartes à trous traversants à 8 couches, le plan de référence du signal supérieur L1 est L2, et le plan de référence du signal inférieur L8 est L7. L'empilement recommandé est
TOP-Gnd-Signal-Power-Gnd-Signal-Gnd-Bottom. L'épaisseur du cuivre de base est recommandée à 1oZ et l'épaisseur est de 1,2 mm. La conception détaillée de l'empilement est indiquée dans le tableau ci-dessous.
Plaque à trous traversants à 8 couches Conception d'impédance de 1,2 mm d'épaisseur
Selon les paramètres de conception de la pile, utilisez le logiciel Huaqiu DFM pour calculer l'impédance. La méthode de calcul est cohérente avec le trou traversant à 8 couches de 1,6 mm mentionné ci-dessus. La largeur de ligne d'impédance calculée et l'espacement des lignes sont indiqués dans le tableau ci-dessous.
Plaque à trous traversants à 8 couches Conception de pile de 1,0 mm d'épaisseur
Dans la conception d'empilement de cartes à trous traversants à 8 couches, le plan de référence du signal supérieur L1 est L2, et le plan de référence du signal inférieur L8 est L7. L'empilement recommandé est
TOP-Gnd-Signal-Power-Gnd-Signal-Gnd-Bottom. L'épaisseur du cuivre de base recommandée est de 1 oZ et l'épaisseur est de 1,0 mm. La conception détaillée de l'empilement est indiquée dans le tableau ci-dessous.
Conception d'impédance de 1,0 mm d'épaisseur pour carte à trous traversants à 8 couches
Selon les paramètres de conception de la pile, utilisez le logiciel Huaqiu DFM pour calculer l'impédance. La méthode de calcul est cohérente avec le trou traversant à 8 couches de 1,6 mm mentionné ci-dessus. La largeur de ligne d'impédance calculée et l'espacement des lignes sont indiqués dans le tableau ci-dessous.
Carte HDI à 10 couches à 1 étage avec une conception empilable de 1,6 mm d'épaisseur
Dans la conception d'empilement de cartes à 1 étage à 10 couches, le plan de référence du signal de couche supérieure L1 est L2, et le plan de référence du signal de couche inférieure L10 est L9. Il est recommandé d'empiler comme
TOP-Signal/Gnd-Gnd/Power-Signal-Gnd/Power-Gnd/Power-Gnd/Power-Signal-Gnd-Bottom, où L1, L2, L9 et L10 sont recommandés pour utiliser 1oZ , et les autres couches internes utilisent HoZ. La figure ci-dessous montre un empilement de référence avec une épaisseur de plaque de 1,6 mm.
Conception d'impédance d'une carte HDI de 1er ordre à 10 couches avec une épaisseur de 1,6 mm
Selon les paramètres de conception de la pile, utilisez le logiciel Huaqiu dfm pour calculer l'impédance. La méthode de calcul est cohérente avec le trou traversant à 8 couches mentionné ci-dessus. Sans prendre de captures d'écran une par une, la largeur de ligne d'impédance asymétrique calculée et l'espacement des lignes et la largeur et l'espacement des lignes d'impédance différentielle sont indiqués dans la figure ci-dessous.
Carte HDI à 10 couches à 2 étages avec une conception empilable de 1,6 mm d'épaisseur
Dans la conception d'empilement de cartes à 10 couches et 2 étages, le plan de référence du signal supérieur L1 est L2, et le plan de référence du signal inférieur L10 est L9. L'empilement recommandé est
TOP-Gnd-Signal-Gnd-Power-Signal/Pow-Gnd-Signal-Gnd-Bottom, où L1, L2, L3, L8, L9 et L10 sont recommandés pour utiliser 1oZ, et d'autres couches internes utilisent HoZ. L'image ci-dessous montre un empilement de référence avec une épaisseur de carte de 1,6 mm.
Carte HDI à 10 couches à 2 étages Conception d'impédance d'épaisseur de 1,6 mm
Selon les paramètres de conception de la pile, utilisez le logiciel Huaqiu dfm pour calculer l'impédance. La méthode de calcul est cohérente avec le trou traversant à 8 couches mentionné ci-dessus. Sans prendre de captures d'écran une par une, la largeur de ligne d'impédance asymétrique calculée et l'espacement des lignes et la largeur et l'espacement des lignes d'impédance différentielle sont indiqués dans la figure ci-dessous.
Adresse de téléchargement du logiciel Huaqiu DFM (copier dans le navigateur de l'ordinateur pour l'ouvrir) :
https://dfm.elecfans.com/uploads/software/promoter/hqdfm_DFMGZH.zip