Corrispondenza di impedenza e larghezze di traccia grandi

Attualmente sto lavorando a un progetto in cui uno dei miei circuiti integrati specifica l'uso di una traccia da 50 ohm. La risposta a questa domanda, Impedenza caratteristica di una traccia , mostra che è necessaria una traccia di 120 mil per ottenere questa impedenza.

L'IC ha spazio solo per 18,8 milioni di tracce e ciò non presuppone spazio tra le tracce. Quindi, come posso effettivamente progettare tenendo presente l'impedenza di traccia? Ovviamente posso ridurre lo spessore del pannello o aumentare l'altezza del rame, ma solo in una certa misura e vorrei che questo fosse fabbricato per un po 'economico. Come viene di solito trattato?

L'IC che sto usando è il MAX9382 che può funzionare fino a 450 MHz, probabilmente lo userò intorno ai 400-450 MHz. I dati che vengono utilizzati sono inizialmente analogici, ma devono essere fortemente limitati per diventare digitali per poter essere utilizzati con quell'IC.

Usa uno stackup a 4 strati.

Calcolare l'ampiezza della traccia necessaria è inutile a meno che non vi sia un piano di base solido sotto di esso, con un design a 2 strati potrebbe essere necessario instradare tracce sull'altro lato che quindi rovina praticamente l'impedenza se si avvicinano ovunque alla traccia.

A 450Mhz dovresti davvero avere una potenza solida, continua, adeguatamente disaccoppiata e piani di massa. Ciò migliorerà le prestazioni del rumore, i problemi EMI, ti darà un migliore controllo dell'impedenza, ecc. Creare una scheda a 4 strati non è molto più costoso di un 2 strato.

Usa un livello 4 come:

>----------------Signal 1
8.3 mil
>----------------Ground
39 mil
>----------------Power
8.3 mil
>----------------Signal 2

La spaziatura potrebbe cambiare leggermente in base alla scelta dello spessore del rame.

Questo ti darà qualcosa come 10-20mil per la tua traccia di 50ohm su Signal 1/2 a seconda dello spessore dielettrico finale e di rame sugli strati Signal.

Non devi preoccuparti dell'impedenza di tracce PCB molto brevi come parte di una traccia più lunga. Quindi avrai una traccia più sottile direttamente accanto al chip. Ma se la traccia deve percorrere qualsiasi distanza, è necessario regolare lo spessore della traccia mentre si allontana dal chip. Devi solo "smazzare" la larghezza della traccia lontano dal chip. È così che l'ho sempre visto fatto.

Questo non è diverso dai connettori di qualsiasi linea di trasmissione. L'impedenza di un singolo elemento corto potrebbe essere leggermente inferiore, ma è lieve rispetto alla linea di trasmissione complessiva.

Spesso avere tracce eccessivamente ampie può causare problemi con la capacità della traccia. Rendere il tracciato più sottile ridurrà la capacità. Naturalmente avere tracce più sottili incasina l'impedenza.

Se lo stackup del PCB viene eseguito in modo diverso, in cui lo strato di segnale è più vicino al piano power / gnd, la traccia può essere più sottile pur avendo l'impedenza corretta. Su un PCB multistrato funziona solo quando il segnale si trova anche su uno strato interno, rendendo difficile avere la corretta impedenza E capacità su uno strato esterno.

Il risultato finale è che è tutto un compromesso. Di solito eseguo quei segnali su strati interni con stackup PCB ottimizzati, ma poi mantengo le tracce magre e molto corte quando deve passare a uno strato esterno per arrivare a un chip.

Su un PCB a 2 strati è molto difficile avere l'impedenza adeguata su tracce strette, quindi di solito non mi preoccupo. Se l'impedenza è critica andrò ad almeno un PCB a 4 strati.

È possibile instradare la traccia di riferimento adiacente insieme ai segnali? Mi è stato detto che le terzine indirizzate, o anche i quint se non si adattano alle terzine, ecc. A volte possono funzionare in situazioni come la tua se non si dispone di un piano vicino a cui fare riferimento. Se hai una coppia diff, potrebbe essere più simile a un quad, con riferimenti / ritorni adiacenti all'esterno su entrambi i lati della coppia diff. Lo stesso mentore suggerisce che una scheda a due strati dovrebbe essere trattata come due schede non correlate a causa dello spazio tra i livelli e riferimenti / ritorni instradati sono la strada da percorrere se non è possibile avere più livelli.

Ho sbagliato sul quad per una coppia diff. Le mie note dalle presentazioni pertinenti dicono di usare una tripletta, con un riferimento TRA i due segnali della coppia diff. Sto ancora cercando / aspettando calcoli di impedenza in questo modo. Mi hanno detto che sta cercando di trovare in quale libro RF / microonde si trovano, ne ha un certo numero.

In primo luogo capire se è un vero requisito. A che distanza deve essere tenuto? Se si tratta di un serio segnale ad alta velocità (sguardo al bordo-rate rispetto alla lunghezza della traccia) potrebbe essere necessario eseguire alcune simulazioni. Il riferimento di Howard e Johnson che si trova nella risposta alla tua domanda collegata è una grande risorsa in questo genere di cose.

Se il requisito è reale, cerca di capire che esiste molta tolleranza (la tua scheda fab probabilmente può arrivare solo al +/- 10% di ciò che chiedi, quindi prendilo in considerazione).

EDIT: Guardando parte vostra ora che hai postato, si è in territorio "reale fabbisogno".

I bordi a 80ps sono piuttosto veloci! La "frequenza del ginocchio" alla quale l'armonica inizia a scendere rapidamente è di 6 GHz. Supponendo che il ritardo di propagazione sia circa il 66% della velocità della luce, 80ps è 16mm. La regola empirica è che qualsiasi cosa più lunga di 1 / 4-1 / 6 del tempo di transizione dovrà essere trattata come una linea di trasmissione, il che significa che qualsiasi traccia più lunga di pochi mm!

Esiterei a provare questo su una scheda a 2 strati per qualsiasi differenza senza fare qualche simulazione.

Probabilmente dovrai diventare multistrato per avvicinare il piano di riferimento alla traccia che consente alle tracce più sottili di soddisfare le specifiche di impedenza. (EDIT: Come sottolineato nei commenti, potresti farlo in 2 strati, ma avrai una tavola davvero sottile!)

In alternativa, potresti essere in grado di costruire una struttura di guida d'onda complanare su 2 strati che può fornire l'impedenza che stai cercando. O forse aumentare la resistenza di terminazione, il che significa cambiare l'impedenza della traccia in modo che corrisponda, il che significa una traccia più sottile. AppCAD può aiutarti a giocare con i parametri per queste opzioni.

Sembra divertente :)