Cómo calcular la impedancia diferencial para un diseño de apilamiento

El diseño es básicamente una copia de un diseño de referencia. Usé algunas herramientas diferentes para calcular la impedancia de la traza con diferentes resultados. Si bien el fabricante usa Si9000, el resultado no coincide con lo que obtienen las otras herramientas.

Las preguntas son:

  • ¿Cuál de los siguientes resultados es el exacto?
  • Si el diseño de referencia no es tan preciso en el control de impedancia, ¿cómo evaluar el efecto de la falta de coincidencia en la PCB real que produce?

Las preguntas son principalmente sobre el elemento de impedancia diferencial de la capa interna [4] a continuación.

Detalles:

En la lista a continuación, [1] es la información de acumulación del diseño de referencia; [2] y [3] son ​​los procesos para obtener el resultado lo suficientemente cerca del objetivo de diseño de referencia para saber que la herramienta es válida; y [4] es el cálculo en cuestión porque es un 5 % superior al objetivo o un 10 % inferior.

  • [1] La información de acumulación de referencia se lee desde un .brdarchivo original mediante un "Visor físico libre de Allegro 17.2" . La captura de pantalla es como se muestra en la imagen q1-pro-pcb.png q1-pro-pcb.png. Como también se observa en la imagen, los cálculos posteriores se basan en: [2] impedancia de un solo extremo de la capa superior; [3] impedancia diferencial de capa superior; [4] impedancia diferencial de la capa interna.

  • [2] Calcule la impedancia final de la señal de la capa superior: Dos herramientas están dando Zo=48y Zo=47. Suponiendo que ambos sean lo suficientemente precisos.

    • [2.1] Usando el "Saturn PCB Toolkit V7.04", establezca W=3.5, H=2, F=500MHz, T=1.05, Er=4.5, el resultado es Zo=48 Ohms. Esto está lo suficientemente cerca del objetivo de 50 ohmios. Da un Effective Er=3.12.
    • [2.2] Utilizando la Calculadora de impedancia Montaro en línea , seleccione Microstrip Zo. Establecer w=3.5, t=1.05, h=2, Er=3.12, el resultado es Zo=46.3. Cambie a t=1.0, el resultado es Zo=46.9.

  • [3] Calcule la impedancia diferencial de la capa superior:

    • [3.1] Usando Montaro, elija Microstrip Zdiff. establecer w=3, d=6.5, t=1, h=2, er=3.12_ El resultado Zd=100.6es

  • [4] Calcule la impedancia diferencial de la capa interna:

    • [4.1] Usando Montaro, elija Asymmetric Zo. Establecer w=3, t=1, h=3, h1=10, er=3.12, el resultado es Zo=57.143. Luego elige Zdiff from Zo, establece Zo=57.143, d=7, h=14, el resultado es Zd=104.984.
    • [4.2] Con el "Polar Si9000 PCB Transmission Line Field Solver v7.1.0", establezca H1=10, H2=4, Er1=Er2=4.5, S1=7, W1=W2=3, T1=1el resultado Zdiff=90.02. Ver la imagen q42-polar-si9000.png ingrese la descripción de la imagen aquí.
Encontré este simulador de línea de transmisión helloworld922.blogspot.ca/2013/04/… aunque no estoy seguro de cómo usarlo para evaluar el desajuste de impedancia.

Respuestas (1)

Todos los resultados son precisos para las suposiciones y los parámetros que ingresaste. Como veo, te tomaste la libertad de usar valores casi arbitrarios para la constante dieléctrica, de 2.45, 3.11-12, a 4.5. Y el 5 % o el 10 % no hace ninguna diferencia y, por lo general, es imposible alcanzarlo desde los primeros cálculos, si es que alguna vez lo hace.

Lo que debe hacer es obtener su fabricante de PCB preferido y solicitar su apilamiento, espesor de cobre, espesor de prefijación y constante dieléctrica. Con sus tolerancias de fabricación garantizadas. Luego elija alguna geometría de traza razonable. No olvide notificar a la casa sobre el "diseño controlado por impedancia", una buena casa corregirá el ancho de sus trazos por sobregrabado, por lo que el ancho final será el especificado. E incluir varias variantes de cupones de prueba, con puntos de acceso a un VNA. Si realmente cree que necesita trazos con una coincidencia superior al 10 % (o si tiene algún gerente paranoico), pruebe la impedancia de sus cupones y, si no cumple con sus expectativas, corte el tablero y verifique las dimensiones del trazo/pila. , y responda a la casa de fabricación o haga los ajustes necesarios. Y girar otra tabla,

3.11 es un error tipográfico de mi parte, cambiado a 3.12 el resultado cambia de 100.8 a 100.6. ¿Dónde está 2.45? Uso 3.12 porque en [2.1] er=4.5 resulta un "er efectivo = 3.12". Por lo tanto, creo que en lugar de 4.5 debería usar 3.12 en el sitio de mantaro en [4.1]. ¿Es esto algo correcto o incorrecto? En [4.2] si cambio 4.5 a 3.12, el resultado sería aproximadamente 105 o 5% más alto que el objetivo estándar de 100. Gracias por muchas otras ideas.
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