마이크로스트립 임피던스 설계 가이드: 이론에서 PCB 레이아웃까지

50Ω이 중요한 이유

50Ω 임피던스 표준은 전력 처리 (낮은 임피던스를 선호) 와 삽입 손실 (약 77Ω 부근에서 높은 임피던스를 선호) 간의 절충에서 비롯되었습니다.RF 작업의 경우 50Ω이 거의 범용 표준입니다.비디오의 경우 75Ω.일부 로직 신호의 경우 100Ω 차동이 일반적입니다.

트레이스 임피던스가 소스 또는 부하와 일치하지 않으면 반사가 발생합니다.DC 및 저주파에서는 신호가 충분히 느리게 전송되어 과도 현상이 발생하지 않아 손상을 일으키기 전에 신호가 소멸되므로 문제가 발생하지 않습니다.하지만 그 이상은 대략 다음과 같습니다.

“매스블록_0"

여기서 *v*는 전파 속도 (FR4에서는 ~0.6c) 이고 *l*은 트레이스 길이이므로 임피던스 제어가 중요합니다.FR4에서 10cm 트레이스의 경우 이는 약 900MHz입니다.

해머스타드-젠슨 방정식

대부분의 온라인 계산기는 약 ± 5% 의 정확도를 가진 단순화된 IPC-2141 방정식을 사용합니다.제조 시에는 ± 1% 의 정확도를 달성하는 와델 보정과 함께 Hammerstad-Jensen (1980) 을 사용하십시오.

좁은 트레이스의 경우 (W/H < 1):

“매스블록_1"

넓은 트레이스의 경우 (W/H ≥ 1):

“매스블록_2"

여기서 *W*는 유효 폭 (구리 두께 고려) 이고 *π*eff는 유효 유전 상수입니다.

소재 선택

FR4의 유전 상수는 주파수 (100MHz에서 4.5 → 10GHz에서 4.1) 와 유리 직조에 따라 달라집니다.1GHz 이상의 중요한 RF 설계의 경우 제어식 DK 라미네이트를 지정하십시오.

제조 허용 오차

일반적인 PCB 제조업체는 다음과 같은 허용 오차를 유지합니다.

• 트레이스 폭: 표준의 경우 ±0.05mm (2밀), 제어 임피던스의 경우 ±0.025mm (1밀)
• 유전체 두께: 표준 ± 10%, 임피던스 제어 스택업의 경우 ± 5%
• 구리 두께: ± 10%

이 둘을 조합하면 표준 주문에서 약 ± 10%, 임피던스 제어 주문의 경우 약 ± 5% 의 임피던스 변동이 발생합니다.± 5% 보다 큰 값이 필요한 경우 이를 명시적으로 지정해야 하며 비용이 더 많이 들 것으로 예상됩니다.

실용 설계 규칙

RF의 경우 50Ω, 고속 디지털의 경우 100Ω 차동을 목표로 합니다. 구리 1온스의 표준 1.6mm FR4 보드에서:

• 50Ω 싱글 엔드 ≈ 2.8mm 트레이스 폭
• 100Ω 디퍼런셜 ≈ 0.12mm 트레이스 사이의 1.8mm 간격

레퍼런스 플레인을 견고하게 유지하십시오. 제어된 임피던스 트레이스 아래의 보이드, 슬롯 또는 스플릿은 로컬 임피던스를 예측할 수 없을 정도로 변경합니다.RF 트레이스를 레퍼런스 플레인 근처에서 절단될 수 있는 보드 가장자리와 커넥터에서 멀리 라우팅하세요. RF 트레이스 주변에 비아를 스티치하십시오. 마이크로스트립의 경우 트레이스 양쪽에 λ/20마다 그라운드 비아를 추가하여 병렬 플레이트 공진을 억제하십시오. 매칭 불연속성 커넥터 론치, 비아 및 패드는 모두 임피던스 불연속성을 생성합니다.패드 크기 감소 (안티패드) 로 이를 보완하거나 비아 트랜지션 시 레퍼런스 플레인을 약간 없애십시오.

검증

당사의 [마이크로스트립 임피던스 계산기] (/calculators/rf/마이크로스트립-임피던스) 를 사용하여 트레이스 치수를 계산한 다음 보드 하우스의 적층 임피던스 계산기로 확인하십시오.생산을 위해 테스트 쿠폰을 요청하십시오. 테스트 쿠폰은 조립 전에 실제 임피던스를 확인하기 위해 TDR (시간 영역 반사계) 로 측정할 수 있는 동일한 형상의 별도의 트레이스입니다.