Что должен знать каждый разработчик печатных плат об импедансе дорожек с Эриком Богатиным

Проектирование печатной платы начинается с относительно простой задачи — вы создаете прямоугольный контур, назначаете посадочные места для некоторых компонентов, выполняете некоторые трассировки и выгружаете несколько файлов Gerber для отправки на фабрику. Затем, когда вы наберетесь опыта и начнете пробовать более сложные схемы, погружаясь в импульсные источники питания, высокоскоростные цифровые и малошумящие аналоговые, все становится все сложнее; и мы еще даже не говорили о радиочастотном или микроволновом проектировании, где с непосвященной точки зрения все может стать просто странным. [Роберт Феранец] не новичок в таких вопросах, и он объединился с одним из ведущих экспертов (и одним из личных героев этого автора) в вопросах целостности сигнала, [проф. Эрик Богатин] за глубокое погружение в то, как и почему разрабатывается конструкция с управляемым импедансом.

Одна интересная часть дискуссии: почему сопротивление 50 Ом так распространено? Ответ в первую очередь исторический. Еще в 1930-х годах коаксиальные кабели, необходимые для радиоприложений, были спроектированы так, чтобы минимизировать потери при передаче, используя разумные размеры и полиэтиленовую изоляцию, сопротивление составляло 50 Ом. Во-вторых, при проектировании дорожек печатной платы по разумной цене необходимо найти компромисс между энергопотреблением и помехоустойчивостью.

Как правило, снижение импеданса увеличивает помехозащищенность за счет увеличения энергопотребления, а более высокий импеданс действует наоборот. Вам необходимо сбалансировать это с получающейся шириной трасс, разделением и общей плотностью трассировки, которую вы можете допустить.

Еще одна забавная история произошла, когда Intel проектировала высокоскоростную шину для графических интерфейсов, создала симуляцию типичной структуры шины и параметризовала физические константы, такие как ширина линий трассировки, толщина диэлектрика, размеры переходных отверстий и т. д., которые были жизнеспособными. с недорогими заводами по производству печатных плат. Затем, используя симуляцию Монте-Карло для запуска 400 000 симуляций, они определили золотую середину. Поскольку конструкция переходного отверстия, совместимая с правилами проектирования дешевых фабов, часто приводила к тому, что характеристическое сопротивление переходного отверстия оказывалось довольно низким, было рекомендовано уменьшить дифференциальное сопротивление трассы со 100 Ом до 85 Ом, а не пытаться изменить геометрию переходного отверстия, чтобы добиться его. до соответствия трассировке. Веселая штука!

Мы признаем, что видео снято в начале года и очень длинное, но, учитывая такие важные базовые концепции высокоскоростного цифрового дизайна, мы думаем, что оно того стоит. Мы определенно почерпнули пару полезных моментов!

Теперь, когда конструкция печатной платы готова, зачем возвращаться назад и проверять эти кабели?