Co je to stopová impedance?

Měď je preferovaným materiálem pro dráty a trasy v deskách plošných spojů kvůli svému nízkému odporu, hned po stříbru. Když je nad trasu umístěn ohmmetr, je stejnosměrný odpor zanedbatelný. To však neplatí pro střídavou impedanci. Impedance je frekvenčně závislá a všechny dráty a trasy generují určitou impedanci pro proud tekoucí z jakéhokoli budiče. Ačkoli se impedance trasy obvykle stává problémem pouze při rychlých dobách náběhu signálu, je zásadní si být vědom její existence a potenciálního dopadu. Proč ale na impedanci trasy záleží? Co ji způsobuje a lze ji řídit? Pokud jste slyšeli termín „řízená impedance“, možná již víte, že je možné impedanci regulovat. Abychom však pochopili, jak a proč, je nezbytné mít základní znalosti o povaze impedance trasy.

Jak funguje impedance trasování

Každá stopa má rozloženou sériovou indukčnost, která je téměř nerozlišitelná a nepřímo úměrná ploše průřezu stopy. S rostoucími dobami náběhu se výsledná impedance stává znatelnější. Každá stopa má navíc kapacitu rozloženou podél stopy a zpětné cesty signálu, která je určena šířkou stopy a dielektrikem materiálu mezi zpětnou cestou signálu a stopou. Opět platí, že pokud se doby náběhu zvýší, výsledná impedance generovaná proudem, který se snaží protékat touto kapacitou, může být značná. Vaše budiče vnímají všechny stopy jako rozložené LC obvody a střídavá impedance stopy vzniká z tohoto rozloženého LC obvodu. Tomu se říká nekontrolovaná impedance, protože se nepokoušíme navrhnout prostředí stopy tak, aby zohledňovalo tuto impedanci, a necháváme indukčnost a kapacitu přirozeně se měnit podél stopy. Protože výsledná impedance obvykle neovlivňuje provoz, není třeba vynakládat čas ani peníze na vývoj metod pro její regulaci.

Řízená impedance

Pro návrh obvodu s řízenou impedancí musíme použít specifické vzorce a softwarové nástroje k výpočtu správných hodnot pro každý z těchto tří geometrických prvků. Šířka stopy a rozteč mezi zpětnou cestou signálu a stopou signálu se obvykle nejsnadněji upravují, zatímco dielektrický koeficient je obvykle pevně stanoven materiálem desky plošných spojů. Jakmile vypočítáme potřebné hodnoty, můžeme je aplikovat na návrh obvodu a vyrobit desku tak, aby splňovala tyto specifikace. Návrhem obvodu s řízenou impedancí můžeme minimalizovat odrazy a zajistit, aby naše signály plynule a efektivně putovaly po stopách bez jakéhokoli zhoršení nebo ztráty kvality signálu. Stručně řečeno, řízení impedance v obvodu vyžaduje pečlivé řízení geometrických prvků stop, včetně šířky, rozteče a dielektrického koeficientu. Tímto způsobem můžeme vytvořit obvod, který udržuje konstantní impedanci po celé délce stopy, což vede ke zlepšení kvality a výkonu signálu.

Jak určit impedanci stopy plošných spojů

Pro zajištění řízené impedance v deskách plošných spojů je nezbytné přesně měřit impedanci. Kalkulátory impedance tras lze nalézt online nebo v CAD softwaru a berou v úvahu několik parametrů, které určují impedanci, jako je šířka trasy, tloušťka trasy, tloušťka laminátu, tloušťka dielektrika a hmotnost mědi. Po výpočtu těchto parametrů lze šířku trasy upravit tak, aby se dosáhlo požadované impedance. Pro testování účinnosti desky se doporučuje použít testovací kupóny vyrobené na stejném panelu a současně se skutečnou deskou. Tyto testovací kupóny by měly být identické s trasami na desce, aby se dosáhlo přesného výsledku testu. Pro výrobu desek plošných spojů s řízenou impedancí je důležité přesně měřit impedanci. Testovací kupóny jsou vyrobeny na obou koncích výrobního panelu, což testerům umožňuje měřit impedanci bez poškození desky. Impedanci lze měřit pomocí reflektometru v časové doméně (TDR), analyzátoru sítě nebo systému pro testování impedance. Technik se zkušenostmi s používáním systémů pro testování impedance zajistí vysoce kvalitní výsledky. Pokud potřebujete více informací nebo si chcete objednat desky plošných spojů s řízenou impedancí pro vaše odvětví, kontaktujte ještě dnes Sprintpcb.