Lygiagrečių mikrojuostelinių linijų PCB projektavimo strategijos, pagrįstos modeliavimo rezultatais

Šiame straipsnyje pateikiamos kelios PCB projektavimo strategijos lygiagrečioms mikrojuostelinėms linijoms. Pirmoji strategija susijusi su dielektrine skvarba, nuostolių tangentu ir koplanarine mikrolankstelinių juostelių maršruto parinkimu. Antrojoje aptariamos konkrečioms taikymo sritims būdingos PCB trasų projektavimo taisyklės.

Dielektrinė skvarba

Lygiagrečių mikrojuostelinių linijų dielektrinę skvarbą galima apskaičiuoti išsprendus keletą diferencialinių lygčių. Dielektrinė skvarba h kinta kaip substrato aukščio ir pločio funkcija. Dielektrinė skvarba yra svarbi plonų plėvelių savybė, todėl svarbu gauti tikslią dielektrinės skvarbos vertę.

Dielektrinei skvarbai apskaičiuoti galima naudoti modeliavimą. Modeliavimo rezultatus galima palyginti su eksperimentiniais matavimais. Tačiau šie rezultatai nėra tobuli. Dėl netikslumų gali būti nustatytos netikslios Dk vertės. Dėl to sumažėja varža ir sulėtėja perdavimo greitis. Be to, trumposios linijos perdavimo vėlinimas yra ilgesnis nei ilgųjų linijų.

Lygiagrečioms mikrojuostelėms būdingas dielektrinis pagrindas, kurio santykinė dielektrinė skvarba yra 2,2, o atitinkami dielektriniai nuostoliai - 0,0009. Mikrojuostelinę liniją sudaro dvi lygiagrečios mikrojuostelinės linijos su jungiamąja linija. Vidinė mikropluošto linijos pusė apkrauta CSRR struktūra. SRR per jungiamąją liniją perduoda elektrinį lauką į keturias mikropluošto linijos puses.

Nuostolių tangentė

Lygiagrečių mikrojuostelinių linijų nuostolių tangentui apskaičiuoti naudojame kompiuterinį modeliavimo modelį. Naudojame 30 mm ilgio juostelės linijos nuostolių tangentą. Tuomet naudojame papildomos juostinės linijos ilgį, kad atitiktų atstumą tarp jungčių. Taip gaunamas 0,0007 laipsnio nuostolių tangentas.

Modeliavimo rezultatai buvo labai tikslūs ir gerai sutapo su eksperimentiniais rezultatais. Modeliavimo rezultatai parodė, kad lygiagrečios mikrojuostelės linijos nuostolių tangentas yra 0,05 mm. Šis rezultatas buvo patikrintas tolesniais skaičiavimais. Nuostolių tangentas yra juostelės sugertos energijos įvertinimas. Jis priklauso nuo rezonansinio dažnio.

Naudodami šį modelį galime apskaičiuoti rezonansinį dažnį, nuostolių tangentą ir šunto dažnį. Taip pat galime nustatyti kritinį mikropluošto dangos aukštį. Tai vertė, kuri sumažina dangos aukščio įtaką linijos parametrams. Apskaičiuoti išvesties parametrai išvardyti vadovo skyriuje "Linijų tipai". Programa labai paprasta naudotis, ja galima greitai ir tiksliai keisti įvesties parametrus. Joje yra žymeklio valdikliai, derinimo spartieji klavišai ir spartieji klavišai, padedantys keisti modeliavimo modelio parametrus.

Koplanarinės mikrosraigtinės juostos maršruto parinkimas

Koplanarinės mikropluošto juostos maršrutizavimą galima atlikti naudojant kompiuterinio modeliavimo įrankį. Modeliavimas gali būti naudojamas projektui optimizuoti arba klaidoms patikrinti. Pavyzdžiui, imitavimu galima nustatyti, ar buvo litavimo kaukė, ar ne. Be to, jis gali parodyti ėsdinimo poveikį, kuris sumažina ryšį tarp koplanarinės trasos ir įžeminimo plokštumos ir padidina varžą.

Norint teisingai parinkti koplanarinės mikrolankinės juostos maršrutizatorių, pirmiausia reikia apskaičiuoti koplanarinio bangolaidžio ir įžeminimo charakteristinę varžą. Tai galima padaryti naudojant aktyvųjį skaičiuotuvą arba naudojant puslapio apačioje pateiktas lygtis. Perdavimo linijų projektavimo vadove rekomenduojama, kad trasos plotis būtų "a" plius tarpų skaičius "b". Kad būtų išvengta elektromagnetinių trikdžių poveikio, komponentų pusės įžeminimas turėtų būti platesnis nei "b".

Norint gauti tikslius modeliavimo rezultatus, reikia naudoti gerą koplanarinio bangolaidžio skaičiuotuvą. Geriausios yra koplanarinio bangolaidžio skaičiuoklės, kurios atsižvelgia į dispersiją. Šis veiksnys lemia nuostolius ir greitį skirtingais dažniais. Be to, reikia atsižvelgti į vario šiurkštumą, kuris padidina jungties impedanciją. Geriausioje skaičiuoklėje į visus šiuos veiksnius atsižvelgiama vienu metu.

Specifinės PCB trasų projektavimo taisyklės

Elektrinio lauko raštas ant spausdintinės plokštės gali būti suprojektuotas keliuose sluoksniuose - viengubame, dvigubame arba daugiasluoksniame. Tokio tipo PCB projektavimas tampa vis labiau paplitęs, ypač SoC taikomosiose programose. Šioje konstrukcijoje signalo pėdsakas nutiestas vidiniuose PCB sluoksniuose. Signalinė trasa yra paremta įžeminimo plokštumomis, kad būtų sumažinta charakteringoji varža.

Modeliuojamos skirtingo pločio išpjovos suprojektuotose mikropluošto linijose. Etaloninė 50 O mikrolankstelinė juosta neturi išpjovos kompensacijos, o kitos dvi turi nutrūkimą. Plotis kintantis išpjova naudojama impedanso kompensavimui, o išpjovos plotis keičiamas taikant tiesinę parametrinę analizę. Išpjovos plotis yra nuo 0,674 iki 2,022 mm, tikslumas - 0,1685 mm.

Dideli lygiagrečių mikropluoštinių linijų integravimo reikalavimai dažnai susiję su persikirtimais. Siekdami kovoti su šia problema, mokslininkai tyrinėja technikas, kaip sumažinti perskirstymą. Jie ištyrė skersinių sąveikų susidarymo principus ir nustatė joms įtakos turinčius veiksnius. Vienas iš veiksmingiausių metodų yra atstumo tarp perdavimo linijų didinimas. Tačiau taikant šį metodą naudojama ribota laidų erdvė ir jis nesuderinamas su integravimo kryptimi.