PCB Impedance ထိန်းချုပ်မှု

အမျှPCB signal switching speeds များ ဆက်လက်တိုးလာနေသည်၊ ယနေ့ခေတ် PCB ဒီဇိုင်နာများသည် PCB ခြေရာခံများ၏ impedance ကို နားလည်ပြီး ထိန်းချုပ်ရန် လိုအပ်ပါသည်။ တိုတောင်းသောအချက်ပြအချိန်များနှင့် ခေတ်မီဒစ်ဂျစ်တယ်ဆားကစ်များ၏ နာရီနှုန်းထားများနှင့်အတူ PCB ခြေရာခံများသည် ရိုးရှင်းသောချိတ်ဆက်မှုများမဟုတ်တော့ဘဲ ထုတ်လွှင့်မှုလိုင်းများသာဖြစ်သည်။

လက်တွေ့တွင်၊ 1ns သို့မဟုတ် analog frequencies 300Mhz အထက်တွင်ရှိသော ဒစ်ဂျစ်တယ်အနားသတ်အမြန်နှုန်းများတွင် ခြေရာခံ impedance ကို ထိန်းချုပ်ရန် လိုအပ်ပါသည်။ PCB ခြေရာခံများ၏ အဓိက ကန့်သတ်ဘောင်များထဲမှ တစ်ခုမှာ ၎င်းတို့၏ ဝိသေသ impedance (ဆိုလိုသည်မှာ signal transmission line တစ်လျှောက် သွားလာနေစဉ် လှိုင်းတစ်ခု၏ ဗို့အားနှင့် လက်ရှိအချိုး)။ printed circuit board conductor ၏ characteristic impedance သည် circuit board design ၏ အရေးကြီးသော ညွှန်ပြချက်ဖြစ်ပြီး အထူးသဖြင့်၊PCB ဒီဇိုင်းကြိမ်နှုန်းမြင့်မားသော ဆားကစ်များ ၊ conductor ၏ ဝိသေသ အတားအဆီး နှင့် တူညီသော လက္ခဏာ impedance မှ လိုအပ်သော အချက်ပြမှု နှင့် တူညီသည် ၊ မရှိကို ထည့်သွင်း စဉ်းစားရပါမည်။ ၎င်းတွင် အယူအဆနှစ်ခုပါဝင်သည်- impedance control နှင့် impedance matching၊ ဤဆောင်းပါးတွင် impedance control နှင့် stacking design ပြဿနာများကို အလေးပေးထားသည်။

Impedance ထိန်းချုပ်မှု၊ circuit board ရှိ conductor သည် signal အမျိုးမျိုးရှိမည်ဖြစ်ပြီး၊ ၎င်း၏ transmission rate ကိုတိုးတက်စေရန်နှင့်၎င်း၏ကြိမ်နှုန်းကိုတိုးတက်စေရန်အတွက် line ကိုယ်တိုင်၊ etching၊ laminated layer ၏အထူ၊ conductor ၏အကျယ်၊ နှင့် အခြားသော မတူညီသောအချက်များ သည် ပြောင်းလဲထိုက်သော impedance ကို ဖြစ်ပေါ်စေသည်၊ သို့မှသာ ၎င်း၏ signal ကို ပုံပျက်သွားစေမည်ဖြစ်သည်။ ထို့ကြောင့်၊ မြန်နှုန်းမြင့် ဆားကစ်ဘုတ်ရှိ conductor သည် ၎င်း၏ impedance တန်ဖိုးကို "impedance control" ဟုခေါ်သော သတ်မှတ်ထားသော အကွာအဝေးအတွင်း ထိန်းချုပ်သင့်သည်။

PCB ခြေရာခံ၏ impedance ကို ၎င်း၏ inductive နှင့် capacitive inductance၊ resistance နှင့် conductivity ဖြင့် ဆုံးဖြတ်မည်ဖြစ်သည်။ PCB ခြေရာခံများ၏ impedance ကိုထိခိုက်စေသောအချက်များမှာ- ကြေးနီဝါယာကြိုး၏အကျယ်၊ ကြေးနီဝါယာအထူ၊ dielectric ၏ dielectric ကိန်းသေ၊ dielectric ၏အထူ၊ pads အထူ၊ မြေပြင်ဝါယာကြိုးလမ်းကြောင်း၊ သဲလွန်စတစ်ဝိုက်ရှိ ခြေရာများ စသည်ဖြင့် PCB impedance 25 ohms မှ 120 ohms အကြားရှိသည်။

လက်တွေ့တွင်၊ 1ns သို့မဟုတ် analog frequencies 300Mhz အထက်တွင်ရှိသော ဒစ်ဂျစ်တယ်အနားသတ်အမြန်နှုန်းများတွင် ခြေရာခံ impedance ကို ထိန်းချုပ်ရန် လိုအပ်ပါသည်။ PCB ခြေရာခံများ၏ အဓိက ကန့်သတ်ဘောင်များထဲမှ တစ်ခုမှာ ၎င်းတို့၏ ဝိသေသ impedance (ဆိုလိုသည်မှာ signal transmission line တစ်လျှောက် သွားလာနေစဉ် လှိုင်းတစ်ခု၏ ဗို့အားနှင့် လက်ရှိအချိုး)။ printed circuit board conductor ၏ characteristic impedance သည် circuit board design ၏ အရေးကြီးသော ညွှန်ပြချက်ဖြစ်ပြီး၊ အထူးသဖြင့် high-frequency circuits များ၏ PCB design တွင် conductor ၏ characteristic impedance နှင့် characteristic impedance မှ လိုအပ်သော device သို့မဟုတ် signal ကို ထည့်သွင်းစဉ်းစားရပါမည်။ တူညီသည်ဖြစ်စေ တိုက်ဆိုင်သည်ဖြစ်စေ၊ ၎င်းတွင် အယူအဆနှစ်ခုပါဝင်သည်- impedance control နှင့် impedance matching၊ ဤဆောင်းပါးတွင် impedance control နှင့် stacking design ပြဿနာများကို အလေးပေးထားသည်။

Impedance ထိန်းချုပ်မှု၊ circuit board ရှိ conductor သည် signal အမျိုးမျိုးရှိမည်ဖြစ်ပြီး၊ ၎င်း၏ transmission rate ကိုတိုးတက်စေရန်နှင့်၎င်း၏ကြိမ်နှုန်းကိုတိုးတက်စေရန်အတွက် line ကိုယ်တိုင်၊ etching၊ laminated layer ၏အထူ၊ conductor ၏အကျယ်၊ နှင့် အခြားသော မတူညီသောအချက်များ သည် ပြောင်းလဲထိုက်သော impedance ကို ဖြစ်ပေါ်စေသည်၊ သို့မှသာ ၎င်း၏ signal ကို ပုံပျက်သွားစေမည်ဖြစ်သည်။ ထို့ကြောင့်၊ မြန်နှုန်းမြင့် ဆားကစ်ဘုတ်ရှိ conductor သည် ၎င်း၏ impedance တန်ဖိုးကို "impedance control" ဟုခေါ်သော သတ်မှတ်ထားသော အကွာအဝေးအတွင်း ထိန်းချုပ်သင့်သည်။

PCB ခြေရာခံ၏ impedance ကို ၎င်း၏ inductive နှင့် capacitive inductance၊ resistance နှင့် conductivity ဖြင့် ဆုံးဖြတ်မည်ဖြစ်သည်။ PCB ခြေရာခံများ၏ impedance ကိုထိခိုက်စေသောအချက်များမှာ- ကြေးနီဝါယာကြိုး၏အကျယ်၊ ကြေးနီဝါယာအထူ၊ dielectric ၏ dielectric ကိန်းသေ၊ dielectric ၏အထူ၊ pads အထူ၊ မြေပြင်ဝါယာကြိုးလမ်းကြောင်း၊ သဲလွန်စတစ်ဝိုက်ရှိ ခြေရာများ စသည်ဖြင့် PCB impedance 25 ohms မှ 120 ohms အကြားရှိသည်။ လက်တွေ့တွင်၊ PCB ထုတ်လွှင့်မှုလိုင်းတွင် များသောအားဖြင့် ဝါယာကြိုးအစအန၊ တစ်ခု သို့မဟုတ် တစ်ခုထက်ပိုသော ရည်ညွှန်းအလွှာများနှင့် လျှပ်ကာပစ္စည်းများ ပါဝင်ပါသည်။ သဲလွန်စနှင့် အလွှာများသည် ထိန်းချုပ်မှု impedance ကို ဖြစ်ပေါ်စေသည်။ PCBs များသည် မကြာခဏ အလွှာများစွာ ရှိပြီး control impedance ကို နည်းအမျိုးမျိုးဖြင့် တည်ဆောက်နိုင်သည်။ မည်သို့ပင်ဆိုစေကာမူ မည်သည့်နည်းလမ်းကိုအသုံးပြုသည်ဖြစ်စေ impedance ၏တန်ဖိုးကို ၎င်း၏ရုပ်ပိုင်းဆိုင်ရာဖွဲ့စည်းပုံနှင့် insulating material ၏ အီလက်ထရွန်းနစ်ဂုဏ်သတ္တိများဖြင့် ဆုံးဖြတ်မည်ဖြစ်ပါသည်။

       အချက်ပြခြေရာခံ၏ အကျယ်နှင့် အထူ၊

       သဲလွန်စ၏တစ်ဖက်တစ်ချက်ရှိ core သို့မဟုတ် pre-filled material ၏အမြင့်၊

       ခြေရာများနှင့်ဘုတ်အလွှာများ၏ဖွဲ့စည်းမှု;

       core နှင့် pre-filled material ၏ insulating constants များ။

       PCB ဂီယာလိုင်းများတွင် Microstrip နှင့် Stripline ဟူ၍ နှစ်မျိုးရှိသည်။

       Microstrip-

       Microstrip သည် လျှပ်စစ်ဓာတ်အား သို့မဟုတ် မြေပြင်လေယာဉ်ကို ရည်ညွှန်းသည့် လျှပ်ကာအဆက်မပြတ် Er ဘုတ်၏ မျက်နှာပြင်အထက်နှင့် ထိပ်နှင့် နှစ်ဖက်တို့ကို လေ (သို့မဟုတ်) ဖုံးအုပ်ထားသော တစ်ဖက်တွင်သာ ရည်ညွှန်းလေယာဉ်ပါသည့် ဂီယာကြိုးတစ်ခုဟု အဓိပ္ပာယ်ရသော ဖဲကြိုးတစ်ခုဖြစ်သည်။

       မှတ်ချက်- အမှန်တကယ်တွင်PCB ထုတ်လုပ်မှုဘုတ်ထုတ်လုပ်သူသည် အများအားဖြင့် PCB ၏မျက်နှာပြင်ကိုဆီစိမ်းအလွှာဖြင့်ဖုံးအုပ်ထားသောကြောင့် အမှန်တကယ် impedance တွက်ချက်မှုများတွင်၊ အောက်ဖော်ပြပါမော်ဒယ်ကို မျက်နှာပြင် microstrip လိုင်းများအတွက် များသောအားဖြင့် အသုံးပြုသည်-

       အစင်းကြောင်း-

       stripline သည် အောက်ဖော်ပြပါပုံတွင်ပြထားသည့်အတိုင်း ရည်ညွှန်းလေယာဉ်နှစ်ခုကြားတွင် ဝိုင်ယာကြိုးအမြှောင်းတစ်ခုဖြစ်ပြီး H1 နှင့် H2 ကိုယ်စားပြု dielectrics ၏ dielectric constants သည် ကွဲပြားနိုင်သည်။

       အထက်ဖော်ပြပါ ဥပမာနှစ်ခုသည် microstrip လိုင်းများနှင့် striplines များ၏ ပုံမှန်သရုပ်ပြမှုမျှသာဖြစ်ပြီး၊ တိကျသော microstrip လိုင်းများနှင့် striplines အမျိုးအစားများစွာရှိပါသည်၊ ၎င်းတို့အားလုံးသည် သီးခြား PCB ၏ stacking structure နှင့် သက်ဆိုင်ပါသည်။

       ဝိသေသ impedance ကို တွက်ချက်ရာတွင် အသုံးပြုသည့် ညီမျှခြင်းများသည် ရှုပ်ထွေးသော သင်္ချာတွက်ချက်မှုများ လိုအပ်ပြီး နယ်နိမိတ်ဒြပ်စင် ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာခြင်း အပါအဝင် နယ်ပယ်ဖြေရှင်းနည်းများကို မကြာခဏ အသုံးပြုကာ၊ ထို့ကြောင့် အထူးပြု impedance တွက်ချက်မှုဆော့ဖ်ဝဲ SI9000 ကို အသုံးပြု၍ လုပ်ဆောင်ရန် လိုအပ်သည်မှာ ဝိသေသ impedance ၏ ဘောင်များကို ထိန်းချုပ်ရန်ဖြစ်သည်-

       လျှပ်ကာအလွှာ Er ၏ Dielectric ကိန်းသေ၊ alignment ၏အကျယ် W1၊ W2 (trapezoidal)၊ alignment T ၏အထူနှင့် insulation အလွှာ H ၏အထူ။