PCB 設計における重要な内容の 1 つとして、PCB 配線のインピーダンス整合は回路の信頼性と性能を向上させる上で重要な役割を果たします。
1、定義
PCB 配線インピーダンスは、PCB 基板上での伝送中に電気信号が遭遇する合計抵抗を指します。簡単に言えば、電気信号が PCB 基板上で動作するときに遭遇する「妨害力」です。 PCB 配線インピーダンスのマッチングとは、PCB 基板上の信号伝送をより安定して信頼性の高いものにするための配線インピーダンスの調整とマッチングを指します。
2、機能
高速信号伝送における PCB インピーダンス整合の役割は非常に重要です。 PCB 配線のインピーダンス整合が不十分なため、信号の伝送効果に影響を与える可能性があり、その結果、回路性能の低下、ビットエラーの増加、干渉の増加が生じ、設計に大きなリスクをもたらします。一方、PCIe、USB、HDMI、DDRなどの多くの高速信号設計では、信号の伝送効果を確保するために、対応するインピーダンス整合が必要です。
3、影響要因
PCB 配線インピーダンスのマッチングでは、PCB ボード自体の影響要因だけでなく、主に次の側面を含む PCB ボード上の外部要因の影響要因も考慮する必要があります。
1. 線幅と線間隔: 線幅と線間隔は、PCB 配線のインピーダンスを決定する主な要素です。一般に、線幅が狭くなるほど、線間隔が狭くなり、配線インピーダンスが高くなります。
2. PCB 基板材料: PCB 基板材料の誘電率は、PCB 配線のインピーダンスに影響を与えるもう 1 つの重要な要素です。誘電率が大きいほど、配線インピーダンスは大きくなります。
3. はんだパッドとピンの形状: はんだパッドとピンの形状も、PCB 配線インピーダンスのサイズに影響します。一般に、はんだパッドとピンのサイズが小さいほど、配線インピーダンスは大きくなります。
4. 信号周波数: 信号周波数も PCB 配線のインピーダンスに影響します。一般に、信号周波数が高くなるほど、配線インピーダンスは高くなります。
4、マッチング方法
PCB 配線インピーダンスの整合を確保するために、設計者は通常、次の方法を使用します。
1. さまざまな PCB 配線のインピーダンス計算: 特定の実際の状況に基づいて、さまざまな幅と線間隔を持つ PCB 配線に対してインピーダンス計算を実行して、配線のインピーダンス サイズを決定し、配線の幅、線間隔、および角度を調整します。マッチングを実現するための PCB 配線。
2. インピーダンス コントローラーを追加します。各 PCB 配線の重要なノードに、インピーダンス コントローラーを追加して配線インピーダンスを制御し、配線インピーダンス マッチングの効果を実現します。
3. 差動信号の利用：差動信号を使用することにより、正負の信号を 2 本のワイヤ間で伝送できるため、ワイヤ インピーダンスの影響が軽減され、EMI 干渉が抑制され、回路の信頼性とパフォーマンスが向上します。