Eric Bogatin によるトラックのインピーダンスについてすべての PCB 設計者が知っておくべきこと

PCB 設計は比較的簡単な作業から始まります。長方形のアウトラインを作成し、いくつかのコンポーネントのフットプリントを割り当て、いくつかのトレースを実行し、いくつかのガーバー ファイルをダンプして工場に送信します。 その後、経験を積んで、スイッチング電源、高速デジタル、低ノイズアナログなど、より難しい回路に挑戦し始めると、物事は徐々に難しくなります。 そして、RF やマイクロ波の設計についてはまだ話していませんが、初心者の視点から見ると、物事はまったく奇妙になる可能性があります。 [Robert Feranec] はそのような問題に精通しているわけではなく、シグナルインテグリティ問題の第一人者である専門家の 1 人 (そしてこの筆記者のパーソナルエレクトロニクスヒーローの 1 人) である [Feranec 教授] とチームを組んでいます。 Eric Bogatin] では、制御されたインピーダンス設計の方法と理由について詳しく説明しています。

議論の興味深い点の 1 つは、なぜ 50 Ω がこれほど普及しているのかということです。 答えはまず歴史的なものです。 1930 年代に遡ると、無線用途に必要な同軸ケーブルは、適切な寸法とポリエチレン絶縁を使用して伝送損失を最小限に抑えるように設計されており、インピーダンスは 50 Ω でした。 次に、妥当なコストの工場向けに PCB トレースを設計する場合、消費電力とノイズ耐性の間にはトレードオフの関係があります。

経験則として、インピーダンスを下げると、より多くの電力消費を犠牲にしてノイズ耐性が向上しますが、インピーダンスを高くするとその逆になります。 これと、結果として得られる配線幅、分離、および許容できる全体的な配線密度とのバランスを取る必要があります。

もう 1 つの楽しい話は、Intel がグラフィカル インターフェイス用の高速バスを設計していたときのことで、典型的なバス構造のシミュレーションを作成し、実行可能なトレースの線幅、誘電体の厚さ、ビアのサイズなどの物理定数をパラメータ化したときのことでした。低コストのPCBファブハウスを備えています。 次に、モンテカルロ シミュレーションを使用して 400,000 回のシミュレーションを実行し、スイート スポットを特定しました。 安価なファブ設計ルールと互換性のあるビア設計では、ビアの特性インピーダンスがかなり低くなることも多かったので、ビアの形状を微調整して差動を実現するのではなく、トレース インピーダンスを 100 Ω から 85 Ω の差動に下げることが推奨されました。トレースに一致するまで。 楽しいこと！

このビデオは今年初めのもので非常に長いことは認めますが、高速デジタル設計におけるこのような重要な基本概念については、時間をかけて見る価値は十分にあると思います。 確かに、役立つ情報をいくつか取り上げました。

これで PCB の構造は完成しました。なぜ戻ってケーブルをチェックしに行く必要があるのでしょうか?