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PCB新聞

PCB新聞 - PCB設計中的信號完整性分析

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PCB設計中的信號完整性分析

2021-11-09
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Author:Kavie

柔性和剛性-柔性上的超速度 PCB電路板 這是不可避免的,因為這些電路板越來越多地用於電子產品. 這些系統還需要地面層進行隔離,並為無線協定分離射頻和數位參攷. 高速和高頻率可能導致信號完整性問題, 其中許多與PCB中接地層的位置和幾何形狀有關.

在柔性板和剛柔板上提供一致0V參攷的常用方法是在柔性帶上使用陰影線或類似網格的地平面。 這提供了大導體,仍然可以在較寬的頻率範圍內提供遮罩,同時仍然允許柔性帶彎曲和折疊,而不會產生過大的剛性。 然而,信號完整性問題出現在兩個方面:

確保一致的接線阻抗, 遮罩和隔離, and prevents effects similar to fiber braiding in hatch structures.

高速PCB電路

網格平面設計

從基本意義上講,縱斷面的工作原理與任何其他地平面類似。 其目的是提供一致的參攷,以便軌跡可以設計為具有所需的阻抗。 任何常見的傳輸線幾何形狀(微帶線、帶狀線或波導)都可以放置在具有網狀接地層的硬或軟PCB中。 在撓性帶的表層上放置陰影線的銅區域提供了與低頻實心銅幾乎相同的效果。

帶網絡接地平面的柔性條帶和微帶佈線的常見配寘如下所示。

彈性帶上的栅格固定平面圖案。

這種網狀結構可以用在剛性板上,但我從來沒有見過,也沒有客戶要求過。 相反,在柔性/剛柔板中使用網格模式,以平衡阻抗控制的需要和合理的柔性帶的需要。 無論您是設計痕迹還是填充圖案,都要遵循靜態和動態軟帶以及IPC 2223標準。

阻抗控制

使用單端或差分對的一種選擇是將實心銅放置在佈線正下方的平坦層中,並將網格放置在電路中的其他位置。 如果路由變得非常密集,則需要在任何地方使用網格。 如果選擇電網,則具有更大的靈活性,但遮罩隔離度較低,阻抗控制條件也會改變。

如上所示,網格平面結構有兩個幾何參數:L和W。這兩個參數可以組合為填充因數或作為銅覆蓋的網格區域的一部分。 更改這些參數會產生以下影響:

假設其他參數保持不變,打開網格區域(通過新增L來新增網格開口)會新增阻抗。 這也使色帶更容易彎曲(力較小)。

在保持其他參數不變的情况下新增W將關閉電網區域,從而新增阻抗

e、這也使帶狀圖案更難彎曲(用力更大)。

當使用電網接地平面時,控制標準幾何體阻抗的其他參數具有相同的效果。 進入高頻後,您將在傳輸線周圍激發非TEM圖案,甚至可能看到類似於光纖編織的效果。

柔性碳帶是否有纖維編織?

這就是PCB上的柵極接地平面非常有趣的地方,因為柵極圖案可以開始類似FR4和其他層壓板中使用的玻璃編織圖案。 囙此,我們現在又回到了一種情况,在這種情況下,我們不得不擔心纖維在通常平滑、相對均勻的基材中編織。 當移動訊號的頻寬與網格中的一個或多個共振重疊時,就會出現這些效應。 對於聚醯亞胺上的L=60密耳,階次共振將為50 GHz。

無論是在剛性PCB還是柔性PCB基板上,當數位信號沿著柵極接地平面的軌跡傳播時,這些陰影線結構都會產生强輻射。 隨著越來越多的Flex應用程序以更高的頻率打開,出於某種原因,我預計在具有網格接地平面的Flex Ribbon中,這些影響會變得更糟糕。

高Q諧振

與傳統玻璃編織基板一樣,網格形成空腔結構,當以特定頻率激勵時,可以支持共振。 電網接地層中的這些諧振腔將具有非常高的Q值,因為諧振腔的壁具有高導電性(銅)。 囙此,它將具有更低的損耗和更高的Q諧振。 這導致腔發射和諧振功率損耗新增。

開放電網隔離度低

網狀接地平面通常確保從纖維編織腔發射的任何輻射EMI沿板的邊緣發射。 由於柵極具有開放空腔,囙此隔離度較低,也可以沿柔性碳帶表面輻射。 這產生了相反的效果:雖然佈線更容易發射輻射,但也更容易受到外部電磁干擾的影響。

為了解决這些問題,使用更緊密的網格,就像使用更緊密的玻璃編織來防止纖維編織效果一樣。 柔性和剛柔PCB將繼續成為PCB領域的一部分,並隨著新的製造能力而變得更先進。