Cómo especificar una impedancia de 100 ohmios en una PCB Gerber

Primero, una aclaración: para 100Base-T si mantiene las longitudes cortas (< 1 ") entre ENCX24J600 / magnetics / connector, la impedancia realmente no necesita ser controlada, simplemente esté en el campo de juego. Una alta velocidad El libro de diseño digital explicará por qué.

En segundo lugar, esta pregunta debe responderse porque más adelante querrá utilizar una interfaz más rápida, como 1000Base-T o 10 GbE, o cualquier otra señal digital rápida como 3G-SDI, o sus longitudes pueden necesitar sea un poco más largo, o puede que tenga que enrutar un bus de memoria de alta velocidad como DDR3, ¿qué debe hacer? repetir esta pregunta?

Finalmente, para abordar el problema en cuestión:

• Calcule (a mano, con software, etc.) las dimensiones de las trazas deben basarse en un stackup típico que ofrece el fabricante. Si los resultados son plausibles usa eso.
• Si las trazas resultantes no son prácticas (demasiado anchas o demasiado estrechas), debe especificar un stackup que funcione. Puede convertirse en un proceso iterativo. Comience con un espesor de traza que sea práctico para enrutamiento, espaciado, fabricación, etc. Luego, calcule el grosor dieléctrico (dado un material con una constante dieléctrica específica) para la impedancia que necesita. Luego, a partir de opciones reales de grosores del núcleo y hojas y materiales preimpregnados, elija el más cercano. Luego vuelva a calcular las dimensiones de traza que necesita.
• Si su software lo permite, simule sus líneas críticas y asegúrese de que la integridad de su señal sea correcta (esto requiere un modelo de controlador, dimensiones de rastreo, especificación de apilamiento (distancia al plano (s) de referencia y valor dieléctrico) y cualquier vía puede estar usando (y sus dimensiones). Corrija según sea necesario.
• Ahora tiene sus dimensiones de acumulación y rastreo para la impedancia que necesita, pero necesita transmitir esta información al fabricante de la PCB (que es la esencia de su pregunta).
• Para especificar el stackup, dibuje en el gerber una representación de él, especificando espesores. Agregue algunas notas especificando la constante dieléctrica deseada y el material.
• Para especificar la impedancia controlada, ya que el valor de los anchos de trazo de la impedancia específica será especial , puede consultarlos en las notas por ancho. Sus herramientas Ayúdales a identificar las huellas fácilmente. Puedes decir por ejemplo:

  

RASTROS CONTROLADOS POR IMPEDANCIA:

     

• Las trazas de 5 mil en la capa superior deben tener una impedancia de 100 ohms (+/- 20%) con respecto al plano en la capa 2.
  

En realidad, el fabricante de PCB ajustará los anchos para que coincidan con la impedancia deseada, de acuerdo con sus datos internos de los contantes dieléctricos exactos y los anchos que usarán para fabricar su PCB. Pero gracias a sus cálculos, estará cerca de lo que especificó (de modo que cosas como el espaciado entre los trazos, los anchos mínimos y la capacidad de enrutamiento general no se vean afectados significativamente cuando se realicen los ajustes).

Una búsqueda de imágenes de Google produjo el siguiente ejemplo:

Si desea resultados realistas, no puede calcular la impedancia con fórmulas simples.

Los fabricantes de PCB realizan simulaciones que tienen en cuenta:

• los espesores de los sustratos
• los espesores del cobre
• el Er de todas las partes
• el ancho de traza nominal
• las formas trapezoidales resultantes de las trazas grabadas
• Los espesores de la máscara de soldadura (grosor diferente en la traza que en el sustrato)
• temperatura
• etc ...

Esto les dará el ancho y las distancias que debe colocar en el diseño para obtener la impedancia correcta. Por lo tanto, la fórmula de cálculo simple incorporada en el diseñador Altium es solo una aproximación aproximada que funciona más o menos bien.

Y si la impedancia es crítica en su diseño, los fabricantes de PCB generalmente agregan un cupón de prueba en el panel de PCB. Este cupón es una traza que tiene la geometría que le sugieren utilizar para obtener su diferencia de 100 ohmios, por ejemplo. Luego, el fabricante de PCB probará cada panel con un TDR para garantizar que la impedancia sea correcta para cada panel fabricado.

Para responder a su pregunta, puede encontrar un programa de computación en línea que calcula el ancho de la pista para usted. Pero esto es un aproximado (a veces demasiado áspero). Debe usar los valores calculados por el fabricante de su PCB.

Idealmente, podrías hacer esa simulación por ti mismo si tienes la herramienta adecuada. Primero, no sé si esa herramienta está disponible de forma gratuita en la web y, segundo, no tienes los números para alimentar a la bestia. Por lo general, el fabricante de PCB no comunica números como el requerido para conocer la forma trapezoidal de los cobres grabados o los espesores resultantes de la máscara de soldadura y su Er.

Si está colocando el tablero, simplemente diseñe las trazas para la impedancia deseada. Utilizo una calculadora en línea e ingrese las especificaciones de mi placa.



Porlogeneral,puedeobtenerinformacióndelapiladelajuntadirectiva,como Sunstone , que le brindará información sobre el espaciado y el dieléctrico.



Nunca he tenido problemas de impedancia de los tableros de especificaciones estándar al hacerlo de esta manera, pero si es particularmente importante, puede hacerlo, ya que Haber hecho, pedir el control de impedancia. Por cierto, si está utilizando Altium, Sunstone y otras casas de juntas a menudo proporcionarán archivos DRC para Altium .

Aquí hay una buena herramienta que uso a menudo en el trabajo para cálculos rápidos. Las mejores herramientas de diseño lo harán todo por usted, pero aún necesita planificar su acumulación en función de las capacidades del fabricante, como lo que dice Samuel. Esto le dará restricciones como el grosor mínimo del trazo y el grosor dieléctrico para ingresar a la herramienta.

Olin también tiene razón, por supuesto. Los diseñadores intentan colocar los transformadores / receptores lo más cerca posible del conector.

Kit de herramientas Saturn PCB