Стратегии проектирования печатных плат для параллельных микрополосковых линий на основе результатов моделирования

В данной работе представлены несколько стратегий проектирования печатных плат для параллельных микрополосковых линий. Первая из них касается диэлектрической проницаемости, тангенса угла потерь и маршрутизации копланарных микрополосковых линий. Во втором рассматриваются правила проектирования трасс печатных плат, специфичные для конкретного приложения.

Диэлектрическая проницаемость

Диэлектрическая проницаемость параллельных микрополосковых линий может быть вычислена путем решения ряда дифференциальных уравнений. Диэлектрическая проницаемость h изменяется в зависимости от высоты и ширины подложки. Диэлектрическая проницаемость является важным свойством тонких пленок, поэтому важно получить точное значение диэлектрической проницаемости.

Для расчета диэлектрической проницаемости может быть использовано моделирование. Результаты моделирования можно сравнить с экспериментальными измерениями. Однако эти результаты не являются идеальными. Неточности могут привести к неточному значению Dk. Это приводит к снижению импеданса и уменьшению скорости передачи. Кроме того, задержка передачи для короткой линии больше, чем для длинной.

Параллельные микрополосковые линии характеризуются наличием диэлектрической подложки с относительной диэлектрической проницаемостью 2,2 и соответствующими диэлектрическими потерями 0,0009. Микрополосковая линия содержит две параллельные микрополосковые линии с линией связи. Внутренняя сторона микрополосковой линии нагружена структурой CSRR. КСРР передает электрическое поле на четыре стороны микрополосковой линии с помощью линии связи.

Тангенс потерь

Для расчета тангенса угла потерь в параллельных микрополосковых линиях используется компьютерная имитационная модель. Мы используем тангенс угла потерь для полосковой линии длиной 30 мм. Затем мы используем длину дополнительной полосковой линии для удовлетворения расстояния между разъемами. В результате тангенс угла потерь составляет 0,0007 град.

Результаты моделирования были очень точными и показали хорошее согласие с экспериментальными результатами. Результаты моделирования показали, что тангенс угла потерь параллельной микрополосковой линии находится в пределах 0,05 мм. Этот результат был подтвержден дальнейшими расчетами. Тангенс потерь является оценкой энергии, поглощаемой полосой. Он зависит от резонансной частоты.

Используя эту модель, можно рассчитать резонансную частоту, тангенс угла потерь и частоту шунтирования. Мы также можем определить критическую высоту покрытия микрополосковой линии. Это значение, при котором минимизируется влияние высоты покрытия на параметры линии. Рассчитанные выходные параметры перечислены в разделе справочника "Типы линий". Программа очень проста в использовании, позволяет быстро и точно изменять входные параметры. В программе имеются элементы управления курсором, ярлыки настройки и "горячие клавиши", с помощью которых можно изменять параметры имитационной модели.

Копланарная микрополосковая маршрутизация

Маршрутизация копланарных микрополосковых линий может быть выполнена с помощью инструмента компьютерного моделирования. Моделирование может быть использовано для оптимизации конструкции или для проверки ошибок. Например, с помощью моделирования можно определить наличие или отсутствие паяльной маски. Кроме того, оно может показать влияние травления, которое уменьшает связь между копланарной трассой и плоскостью земли и увеличивает импеданс.

Для правильной прокладки копланарного микрополоскового кабеля необходимо сначала рассчитать характеристический импеданс между копланарным волноводом и землей. Это можно сделать с помощью активного калькулятора или используя уравнения, приведенные в нижней части страницы. Руководство по проектированию линий передачи рекомендует ширину дорожки, равную "a" плюс количество зазоров, "b". Чтобы избежать влияния электромагнитных помех, заземление со стороны компонента должно быть шире, чем b.

Для получения точных результатов моделирования необходимо использовать хороший калькулятор копланарного волновода. Лучшие из них включают в себя калькулятор копланарного волновода, учитывающий дисперсию. Этот фактор определяет потери и скорость на разных частотах. Кроме того, необходимо учитывать шероховатость меди, которая увеличивает импеданс межсоединений. Лучший калькулятор учитывает все эти факторы одновременно.

Правила проектирования трассировки печатных плат для конкретных приложений

Рисунок электрического поля на печатной плате может быть разработан на нескольких слоях - одно-, двух- или многослойном. Этот тип конструкции печатной платы становится все более распространенным, особенно для SoC-приложений. В этом случае сигнальные трассы прокладываются по внутренним слоям печатной платы. Для минимизации характеристического импеданса сигнальные трассы поддерживаются земляными плоскостями.

Моделируемые микрополосковые линии имеют различную ширину выреза. Эталонная микрополосковая линия 50 Ом не имеет компенсации выреза, а две другие имеют разрыв. Для компенсации импеданса используется вырез с изменяющейся шириной, которая варьируется с помощью линейного параметрического анализа. Ширина выреза составляет от 0,674 до 2,022 мм с точностью до 0,1685 мм.

Высокие требования к интеграции параллельных микрополосковых линий часто сопровождаются перекрестными помехами. Для борьбы с этой проблемой исследователи изучают методы минимизации перекрестных помех. Были изучены принципы формирования перекрестных помех и определены факторы, влияющие на их возникновение. Одним из наиболее эффективных методов является увеличение расстояния между линиями передачи. Однако этот метод использует ограниченное пространство для разводки и несовместим с направлением интеграции.