Actualmente estoy trabajando en un diseño en el que uno de mis circuitos integrados especifica el uso de una traza de 50 ohmios. La respuesta a esta pregunta, Impedancia característica de una traza , muestra que se requiere una traza de 120 mil para obtener esta impedancia.
El IC solo tiene espacio para trazas de 18,8 mil, y eso supone que no hay espacio entre trazas. Entonces, ¿cómo puedo diseñar teniendo en cuenta esa traza de impedancia? Obviamente, puedo disminuir el grosor del tablero o aumentar la altura del cobre, pero solo hasta cierto punto y me gustaría que esto se fabrique a un precio algo económico. ¿Cómo se suele tratar esto?
El IC que estoy usando es el MAX9382 que puede operar hasta 450 MHz, probablemente lo usaré alrededor de 400-450 MHz. Los datos que se utilizan son inicialmente analógicos, pero tienen que ser estrictamente limitados para convertirse en digitales para poder usarse con ese IC.
Utilice una acumulación de 4 capas.
Calcular el ancho de trazo necesario no tiene sentido a menos que haya un plano de tierra sólido debajo, con un diseño de 2 capas, es posible que deba enrutar los trazos en el otro lado, lo que luego arruina su impedancia si se acercan a su trazo.
A 450Mhz, realmente debería tener planos de tierra y alimentación sólidos, continuos y correctamente desacoplados. Esto mejorará el rendimiento del ruido, los problemas de EMI, le brindará un mejor control de la impedancia, etc. Fabricar una placa de 4 capas no es mucho más costoso que una de 2 capas.
Use una capa de 4 como:
>----------------Signal 1
8.3 mil
>----------------Ground
39 mil
>----------------Power
8.3 mil
>----------------Signal 2
El espaciado podría cambiar un poco según su elección de espesor de cobre.
Eso le dará algo así como 10-20 mil para su traza de 50 ohmios en Signal 1/2 dependiendo del grosor final del dieléctrico y del cobre en las capas de Signal.
No tiene que preocuparse por la impedancia de trazos de PCB muy cortos como parte de un trazo más largo. Entonces tendrá un rastro más delgado directamente al lado del chip. Pero si el trazo tiene que recorrer alguna distancia, debe ajustar el grosor del trazo a medida que se aleja del chip. Simplemente "abanicará" el ancho del trazo lejos del chip. Así es como siempre lo he visto hacer.
Esto no es diferente a los conectores de cualquier línea de transmisión. La impedancia de un solo elemento corto puede ser un poco menor, pero es leve en comparación con la línea de transmisión general.
A menudo, tener trazas demasiado anchas puede causar problemas con la capacitancia de la traza. Hacer que la traza sea más delgada reducirá la capacitancia. Por supuesto, tener rastros más delgados estropea la impedancia.
Si el apilamiento de PCB se realiza de manera diferente, donde la capa de señal está más cerca del plano de alimentación/tierra, entonces la traza puede ser más delgada sin dejar de tener la impedancia adecuada. En una PCB multicapa, esto solo funciona cuando la señal también está en una capa interna, lo que dificulta tener la impedancia Y la capacitancia adecuadas en una capa externa.
El resultado final es que todo es un compromiso. Por lo general, ejecuto esas señales en capas internas con apilamientos de PCB optimizados, pero luego mantengo los rastros delgados y muy cortos cuando tiene que ir a una capa externa para llegar a un chip.
En una PCB de 2 capas, es muy difícil tener la impedancia adecuada en pistas estrechas, por lo que generalmente no me molesto. Si la impedancia es crítica, usaré al menos una PCB de 4 capas.
¿Puede enrutar la traza de referencia adyacente junto con sus señales? Me han dicho que los trillizos enrutados, o incluso los quintetos si no puedes encajar trillizos, etc., a veces pueden funcionar en situaciones como la tuya si no tienes un plano cercano al que hacer referencia. Si tiene un par de diferencias, entonces podría ser más como un cuádruple, con referencias/devoluciones adyacentes afuera a ambos lados del par de diferencias. El mismo mentor sugiere que un tablero de dos capas debe tratarse como dos tableros no relacionados debido al espacio entre las capas, y las referencias/devoluciones enrutadas son el camino a seguir si no se pueden tener más capas.
Me equivoqué con el cuádruple para un par diferencial. Mis notas de las presentaciones relevantes dicen usar un triplete, con una referencia ENTRE las dos señales del par diferencial. Sigo buscando/esperando los cálculos de impedancia de esta manera. Me dijeron que está buscando en qué libro de RF/Microondas están, tiene varios de ellos.
Primero averigüe si es un requisito real. ¿A qué distancia debe mantenerse esto? Si se trata de una señal de velocidad muy alta (observe la tasa de borde en comparación con la longitud de la traza), es posible que deba realizar alguna simulación. La referencia de Howard y Johnson que se encuentra en la respuesta a su pregunta vinculada es un gran recurso sobre este tipo de cosas.
Si el requisito es real, averigüe cuánta tolerancia hay (la fábrica de su tablero probablemente solo pueda llegar a +/- 10% de lo que solicita, así que tenga eso en cuenta).
EDITAR: Mirando su parte que ahora ha publicado, se encuentra en territorio de "requisito real".
¡Los bordes de 80ps son bastante rápidos! La "frecuencia de codo" en la que el armónico comienza a caer rápidamente es superior a 6 GHz. Suponiendo que el retraso de propagación es aproximadamente el 66% de la velocidad de la luz, 80ps son 16 mm. La regla general es que cualquier cosa que supere 1/4-1/6 del tiempo de transición deberá tratarse como una línea de transmisión, lo que significa que cualquier rastro de más de unos pocos mm.
Dudaría en intentar esto en un tablero de 2 capas por cualquier diferencia sin hacer alguna simulación.
Es probable que tenga que usar varias capas para acercar el plano de referencia a la traza, lo que permite que las trazas más delgadas cumplan con la especificación de impedancia. (EDITAR: como se señaló en los comentarios, podría hacerlo en 2 capas, ¡pero entonces tendrá una placa muy delgada!)
Alternativamente, es posible que pueda construir una estructura de guía de onda coplanar en 2 capas que pueda proporcionar la impedancia que está buscando. O tal vez aumente la resistencia de terminación, lo que significa cambiar la impedancia del rastro para que coincida, lo que significa un rastro más delgado. AppCAD puede ayudarlo a jugar con los parámetros para estas opciones.
Suena divertido :)
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Kellenjb