Simülasyon Sonuçlarına Dayalı Paralel Mikro Şerit Hatlar İçin PCB Tasarım Stratejileri

Bu makalede paralel mikro şerit hatları için çeşitli PCB tasarım stratejileri sunulmuştur. Bunlardan ilki dielektrik sabiti, kayıp tanjantı ve Coplanar mikroşerit yönlendirme ile ilgilidir. İkincisi, uygulamaya özel PCB iz tasarım kurallarını tartışmaktadır.

Dielektrik sabiti

Paralel mikro şerit hatlarının dielektrik sabiti, bir dizi diferansiyel denklem çözülerek hesaplanabilir. Dielektrik sabiti h, alt tabaka yüksekliği ve genişliğinin bir fonksiyonu olarak değişir. Dielektrik sabiti ince filmlerin önemli bir özelliğidir, bu nedenle dielektrik sabiti için doğru bir değer elde etmek önemlidir.

Dielektrik sabitini hesaplamak için bir simülasyon kullanılabilir. Simülasyon sonuçları deneysel ölçümlerle karşılaştırılabilir. Ancak, bu sonuçlar mükemmel değildir. Yanlışlıklar hatalı Dk değerlerine yol açabilir. Bu da daha düşük bir empedans ve daha yavaş bir iletim hızı ile sonuçlanır. Buna ek olarak, kısa bir hat için iletim gecikmesi uzun hatlara göre daha uzundur.

Paralel mikro şerit hatları, 2,2 bağıl dielektrik sabitine ve 0,0009 karşılık gelen dielektrik kaybına sahip bir dielektrik alt tabaka ile karakterize edilir. Bir mikroşerit hat, bir bağlantı hattı ile iki paralel mikroşerit hat içerir. Mikroşerit hattın iç tarafı bir CSRR yapısı ile yüklenmiştir. SRR, elektrik alanını kuplaj hattı vasıtasıyla mikroşerit hattın dört tarafına aktarır.

Kayıp tanjantı

Paralel mikro şerit hatlarının kayıp tanjantını hesaplamak için bir bilgisayar simülasyon modeli kullanıyoruz. Kayıp tanjantını 30 mm uzunluğunda bir şerit hattı için kullanıyoruz. Ardından, konektör aralığını karşılamak için ek şerit hattının uzunluğunu kullanırız. Bu da 0,0007 derecelik bir kayıp tanjantı ile sonuçlanır.

Simülasyon sonuçları çok doğruydu ve deneysel sonuçlarla iyi bir uyum gösterdi. Simülasyon sonuçları, paralel bir mikro şerit hattının kayıp tanjantının 0,05 mm arasında olduğunu göstermiştir. Bu sonuç daha ileri hesaplamalarla doğrulanmıştır. Kayıp tanjantı, şerit tarafından emilen enerjinin bir tahminidir. Rezonans frekansına bağlıdır.

Bu modeli kullanarak rezonans frekansını, kayıp tanjantını ve şönt frekansını hesaplayabiliriz. Ayrıca bir mikroşeridin kritik kapak yüksekliğini de belirleyebiliriz. Bu, kapak yüksekliğinin hat parametreleri üzerindeki etkisini en aza indiren bir değerdir. Hesaplanan çıktı parametreleri kılavuzun Hat Tipleri bölümünde listelenmiştir. Programın kullanımı çok kolaydır ve giriş parametrelerini hızlı ve doğru bir şekilde değiştirmenize olanak tanır. Simülasyon modelinin parametrelerini değiştirmenize yardımcı olmak için imleç kontrolleri, ayarlama kısayolları ve kısayol tuşları vardır.

Koplanar mikroşerit yönlendirme

Koplanar mikroşerit yönlendirme, bir bilgisayar simülasyon aracı kullanılarak gerçekleştirilebilir. Simülasyon, bir tasarımı optimize etmek veya hataları kontrol etmek için kullanılabilir. Örneğin, bir simülasyon bir lehim maskesinin mevcut olup olmadığını belirleyebilir. Ayrıca, koplanar iz ile toprak düzlemi arasındaki kuplajı azaltan ve empedansı artıran etchback'in etkisini gösterebilir.

Doğru eş düzlemli mikroşerit yönlendirmeyi yapmak için öncelikle eş düzlemli dalga kılavuzu ile toprak arasındaki karakteristik empedansı hesaplamak gerekir. Bu, aktif bir hesap makinesi ile veya sayfanın altındaki denklemler kullanılarak yapılabilir. İletim Hattı Tasarım El Kitabı "a" artı "b" boşluk sayısı kadar bir iz genişliği önermektedir. EMI etkilerinden kaçınmak için bileşen tarafı toprağı b'den daha geniş olmalıdır.

Doğru simülasyon sonuçları elde etmek için iyi bir eş düzlemli dalga kılavuzu hesaplayıcısı kullanılmalıdır. En iyileri, dağılmayı hesaba katan bir eş düzlemli dalga kılavuzu hesaplayıcısı içerir. Bu faktör, farklı frekanslardaki kayıp ve hızı belirler. Ayrıca, ara bağlantı empedansına katkıda bulunan bakır pürüzlülüğü de hesaba katılmalıdır. En iyi hesaplayıcı tüm bu faktörleri aynı anda hesaba katacaktır.

Uygulamaya özel PCB iz tasarım kuralları

Bir PCB üzerindeki elektrik alanı deseni, tek, çift veya çok katmanlı olmak üzere birden fazla katman üzerinde tasarlanabilir. Bu tür PCB tasarımı, özellikle SoC uygulamaları için daha yaygın hale gelmektedir. Bu tasarımda, sinyal izi PCB'nin iç katmanlarına yönlendirilir. Sinyal izi, karakteristik empedansı en aza indirmek için toprak düzlemleri ile desteklenir.

Simüle edilen mikroşerit hatlar farklı kesme genişlikleri ile tasarlanmıştır. Referans 50 O mikroşeritte kesme telafisi yoktur, diğer ikisinde ise süreksizlik vardır. Genişlikle değişen kesme empedans kompanzasyonu için kullanılır ve kesme genişliği doğrusal parametrik analiz yoluyla değiştirilir. Kesme genişliği 0,1685 mm hassasiyetle 0,674 ila 2,022 mm arasındadır.

Paralel mikroşerit hatların yüksek entegrasyon gereksinimlerine genellikle çapraz karışma eşlik eder. Bu sorunla mücadele etmek için araştırmacılar, çapraz karışmayı en aza indirecek teknikleri araştırmaktadır. Çapraz konuşmanın oluşum ilkelerini incelediler ve onu etkileyen faktörleri belirlediler. En etkili yöntemlerden biri iletim hatları arasındaki mesafeyi artırmaktır. Ancak bu yöntem sınırlı kablolama alanı kullanır ve entegrasyon yönüyle uyumlu değildir.