Stratégies de conception de circuits imprimés pour les micro-lignes parallèles basées sur des résultats de simulation

Cet article présente plusieurs stratégies de conception de circuits imprimés pour les lignes parallèles en microruban. La première traite de la constante diélectrique, de la tangente de perte et du routage des microrubans coplanaires. La seconde traite des règles de conception de circuits imprimés spécifiques à l'application.

Constante diélectrique

La constante diélectrique des lignes de microbandes parallèles peut être calculée en résolvant une série d'équations différentielles. La constante diélectrique h varie en fonction de la hauteur et de la largeur du substrat. La constante diélectrique est une propriété importante des films minces, il est donc important d'obtenir une valeur précise pour la constante diélectrique.

Une simulation peut être utilisée pour calculer la constante diélectrique. Les résultats de la simulation peuvent être comparés aux mesures expérimentales. Toutefois, ces résultats ne sont pas parfaits. Des imprécisions peuvent conduire à des valeurs de Dk inexactes. Il en résulte une impédance plus faible et une vitesse de transmission plus lente. En outre, le délai de transmission pour une ligne courte est plus long que pour les lignes longues.

Les lignes microbandes parallèles sont caractérisées par un substrat diélectrique ayant une constante diélectrique relative de 2,2 et une perte diélectrique correspondante de 0,0009. Une ligne microruban contient deux lignes microruban parallèles avec une ligne de couplage. Le côté intérieur de la ligne microruban est chargé d'une structure CSRR. Le CSRR transfère le champ électrique aux quatre côtés de la ligne microruban au moyen de la ligne de couplage.

Tangente de perte

Pour calculer la tangente de perte des micro-lignes parallèles, nous utilisons un modèle de simulation informatique. Nous utilisons la tangente de perte pour une ligne de bandes de 30 mm de long. Ensuite, nous utilisons la longueur de la ligne de bande supplémentaire pour satisfaire l'espacement des connecteurs. Il en résulte une tangente de perte de 0,0007 deg.

Les résultats de la simulation ont été très précis et ont montré une bonne concordance avec les résultats expérimentaux. Les résultats de la simulation indiquent que la tangente de perte d'une ligne de microbandes parallèles se situe entre 0,05 mm. Ce résultat a été vérifié par d'autres calculs. La tangente de perte est une estimation de l'énergie absorbée par la bande. Elle dépend de la fréquence de résonance.

Ce modèle permet de calculer la fréquence de résonance, la tangente de perte et la fréquence de shunt. Nous pouvons également déterminer la hauteur de recouvrement critique d'un microruban. Il s'agit d'une valeur qui minimise l'influence de la hauteur de recouvrement sur les paramètres de la ligne. Les paramètres de sortie calculés sont énumérés dans la section Types de lignes du guide. Le programme est très facile à utiliser et permet de modifier les paramètres d'entrée rapidement et avec précision. Il dispose de commandes de curseur, de raccourcis de réglage et de touches de raccourci pour vous aider à modifier les paramètres du modèle de simulation.

Routage de microrubans coplanaires

Le routage de microrubans coplanaires peut être réalisé à l'aide d'un outil de simulation informatique. La simulation peut être utilisée pour optimiser une conception ou pour vérifier les erreurs. Par exemple, une simulation peut déterminer si un masque de soudure était présent ou non. Elle peut également montrer l'impact de la gravure, qui réduit le couplage entre la trace coplanaire et le plan de masse et augmente l'impédance.

Afin d'effectuer le routage correct d'un microruban coplanaire, il faut d'abord calculer l'impédance caractéristique entre le guide d'ondes coplanaire et la masse. Ce calcul peut être effectué à l'aide d'une calculatrice active ou en utilisant les équations au bas de la page. Le Transmission Line Design Handbook recommande une largeur de piste de "a" plus le nombre d'espaces, "b". La masse du côté du composant doit être plus large que b pour éviter les effets des interférences électromagnétiques.

Pour obtenir des résultats de simulation précis, il convient d'utiliser un bon calculateur de guides d'ondes coplanaires. Les meilleurs calculateurs comprennent un calculateur de guide d'ondes coplanaire qui tient compte de la dispersion. Ce facteur détermine la perte et la vitesse des différentes fréquences. En outre, il faut tenir compte de la rugosité du cuivre, qui ajoute à l'impédance d'interconnexion. Le meilleur calculateur tient compte de tous ces facteurs simultanément.

Règles de conception des tracés de circuits imprimés spécifiques à l'application

La configuration du champ électrique sur un circuit imprimé peut être conçue sur plusieurs couches, simples, doubles ou multiples. Ce type de conception de PCB est de plus en plus courant, en particulier pour les applications SoC. Dans cette conception, la trace du signal est acheminée sur les couches internes du circuit imprimé. La trace du signal est soutenue par des plans de masse afin de minimiser l'impédance caractéristique.

Les lignes microruban simulées sont conçues avec différentes largeurs de découpe. Le microruban de référence 50 O n'a pas de compensation de coupure, tandis que les deux autres ont une discontinuité. La coupure à largeur variable est utilisée pour la compensation d'impédance, et la largeur de la coupure est modifiée par une analyse paramétrique linéaire. La largeur de la découpe est comprise entre 0,674 et 2,022 mm avec une précision de 0,1685 mm.

Les exigences élevées en matière d'intégration des lignes parallèles en microruban s'accompagnent souvent d'une diaphonie. Pour lutter contre ce problème, les chercheurs ont exploré des techniques permettant de minimiser la diaphonie. Ils ont étudié les principes de formation de la diaphonie et identifié les facteurs qui l'affectent. L'une des méthodes les plus efficaces consiste à augmenter l'espacement entre les lignes de transmission. Cependant, cette méthode utilise un espace de câblage limité et n'est pas compatible avec le sens de l'intégration.