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에지 결합 비대칭 (오프셋) 스트립라인 계산기

두 기준 평면 사이의 중심에서 벗어난 위치에 있는 에지 결합 쌍의 차동 및 공통 모드 임피던스를 계산합니다. 비대칭 스택업의 일반적인 경우입니다.

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공식

C_{mode}^{offset} = C_{single}^{offset}\cdot\frac{C_{mode}^{centred}}{C_{single}^{centred}}\cdot\kappa,\qquad \kappa\big|_{h_1=h_2}\equiv 1

참고: S. B. Cohn, IRE Trans. MTT-3 (1955) for the centred case; offset correction fitted to the committed solver in src/lib/pcb/__tests__/solver.

Z_diff— 차동 임피던스, 2·z_ODD (Ω)

W— 트레이스 너비 (mm)

S— 엣지 투 엣지 간격 (mm)

h₁— 트레이스 아래의 유전체 (mm)

h₂— 트레이스 위의 유전체 (mm)

κ— 오프셋 보정, h= h₂에서 동일하게 1

작동 방식

대부분의 차동 쌍은 참조 평면 사이의 중심에 있지 않습니다.내부 신호 레이어에 있는 쌍은 일반적으로 한쪽 평면에는 얇은 프리프레그가 있고 다른 쪽 평면에는 더 두꺼운 코어가 있습니다. 이러한 비대칭성으로 인해 임피던스는 제작자가 보유한 허용 오차보다 더 많이 이동합니다.

오프셋 케이스는 정확히 닫힌 형태가 아니기 때문에 이 계산기는 상단에 보정을 한 후 정확한 기준으로 제작되었습니다.밑면은 오프셋 단일 선에 적용된 정확한 중심 결합 비율이며, 둘 다 이미 알려진 수량입니다.이 분해에서 놓친 부분은 잔여 보정인데, 이 보정은 계산기와 함께 커밋된 2차원 모멘트법 필드 솔버에 맞춰졌습니다.

보정의 중요한 특징은 두 유전 높이가 같을 때 동일하게 사라진다는 것입니다.즉, 정확한 대칭형 케이스로의 감소는 운에 의한 것이 아니라 구조를 통해 가능하다는 뜻입니다. h= h₂로 설정하면 이 계산기는 단지 허용오차 이내가 아니라 마지막 숫자에 대한 대칭 계산기의 해답을 구합니다.

쌍을 오프셋하면 한 평면에 더 가까워지며, 그러면 커패시턴스가 해당 평면까지 올라가고 모든 모드 임피던스가 낮아집니다.효과는 미묘하지 않습니다.한 쌍을 평면 간격의 중앙에서 4분의 1로 이동하면 일반적으로 차동 임피던스가 10~ 20% 정도 떨어집니다. 따라서 오프셋 쌍을 센터링된 것으로 처리하는 것이 제어 임피던스 보드의 사양을 벗어나는 일반적인 방법입니다.

솔버에 대한 모델의 잔차는 모드 임피던스가 최악인 경우 0.44% rms이며, 트레이스 폭이 평면 간격의 0.05~0.8이고 간격이 0.05~1.0이고 평면 간격의 0.125와 0.5 사이의 더 가까운 간격에 대해 최악인 경우 0.44% rms입니다.이 범위를 벗어나면 결과가 계속 반환되지만 외삽된 것으로 표시됩니다.

계산 예제

0.2mm 간격으로 0.13mm 쌍을 가져갑니다. 아래쪽 평면보다 0.2mm, 위쪽 평면보다 0.5mm 아래에 위치합니다. 1온스 구리, FR4는 εr = 4.2입니다.

전체 평면 간격은 0.7mm이고 오프셋 비율 |h− h₂|/ (h+ h₂) 는 0.4286입니다. 이 쌍은 중심에서 잘 떨어져 있습니다.

해당 오프셋 위치의 단일 트레이스 자체의 임피던스는 59.44Ω입니다.파트너가 0.2mm 떨어져 있으면 모드가 다음과 같이 나옵니다.

Z_ODD = 51.51 Ω, Z_짝수 = 66.70 Ω Z_diff = 2 × 51.51 = 103.02 Ω Z_커먼 = 66.70/ 2 = 33.35 Ω

이제 비교가 중요합니다.동일한 쌍을 동일한 평면 (각 측면 0.35mm) 사이에 배치하면 차동 임피던스가 상승합니다.오프셋은 실제 임피던스를 소모하며, 100Ω 설계가 이미 허용 오차 최하단에 도달했을 경우 이를 흡수할 수 없는 방향으로 소모됩니다.

전파 지연은 6.836ps/mm로 이 유전체의 다른 스트립라인과 동일합니다. 트레이스가 어디에 있든 매질이 균일하기 때문입니다.

실용적인 팁

✓중앙에 있는 케이스를 먼저 참조로 실행한 다음 실제 오프셋을 적용합니다.이 둘의 차이는 스택 업 리뷰에 사용할 숫자입니다.
✓오프셋이 크고 임피던스 대상이 좁은 경우 보정하기 위해 너비와 간격을 조정하기 전에 쌍이 더 균형 잡힌 레이어로 이동할 수 있는지 물어보십시오.
✓숫자를 신뢰하기 전에 추정 플래그를 확인하십시오.특히 바깥쪽 틈이 매우 얇으면 적정 범위를 벗어납니다.
✓오프셋 쌍은 두 평면과의 결합 측면에서도 비대칭이므로 평면 참조 불연속성이 더 중요합니다. 전체 경로에서 연속 참조를 유지하십시오.
✓두 높이가 거의 같으면 대칭 계산기를 사용하십시오. 답은 적합치가 아니라 정확하므로 잔차가 전혀 없습니다.
✓홀수 모드 임피던스를 단일 트레이스 값과 비교하여 결과 중 커플링의 양과 배치가 얼마나 되는지 확인하십시오.

흔한 실수

✗두 유전체 높이의 평균을 구하고 대칭 계산기를 사용합니다.이 관계는 오프셋에서 선형이 아니므로 평균을 구하면 설계를 돋보이게 하는 방향으로 오답이 나옵니다.
✗제작자의 실제 적재물이 아닌 도면에서 높이를 가져옵니다.라미네이션 후의 프리프레그 두께는 데이터시트의 두께가 아니며 임피던스를 설정하는 것은 내장 값입니다.
✗어느 비행기가 더 가까운지 무시합니다.두 높이를 서로 바꾸면 모델이 대칭이므로 오프셋만 중요하지만 스택업을 읽을 때 두 높이를 혼동하면 오프셋이 완전히 잘못됩니다.
✗외삽법 플래그를 화장품으로 취급합니다.검증된 범위를 벗어나면 모델의 정확도가 명시되어 있지 않으며, 모델이 피팅된 지오메트리를 벗어나는 피팅은 계산이 아니라 추측에 불과합니다.
✗구리 두께가 평면과 평면 사이의 거리 내에 있다는 사실을 잊어버렸습니다.유전체 높이는 레이어 중심선이 아닌 구리 면에서 측정됩니다.

자주 묻는 질문

한 쌍은 언제 중심을 벗어나나요?

거의 항상 의도적으로 대칭이 아닌 모든 스택업에서.내부 신호 레이어는 일반적으로 한 평면에서는 얇은 프리프레그가 있고 다른 평면에서는 더 두꺼운 코어를 사용하므로 결과 오프셋은 예외적이기보다는 정상입니다.

오프셋은 실제로 z_diff를 얼마나 변경합니까?

한 쌍을 평면 간격의 1/4로 이동하면 일반적으로 차동 임피던스가 10~ 20% 정도 떨어집니다.이는 제조사의 임피던스 허용 오차의 몇 배이므로 흡수할 수 없습니다.

계산기가 결과를 추정했다고 알려주는 이유는 무엇입니까?

오프셋 보정은 피팅되고 피팅된 지오메트리 외부에 피팅된 피팅의 정확도는 명시되어 있지 않습니다.공표된 범위 내에서 최악의 경우는 1.85% 이고, 공표 범위 밖에서는 여전히 숫자가 반환되지만 플래그가 지정되므로 필드 솔브와 비교하여 확인해야 합니다.

두 높이를 바꾸면 답이 같을까요?

네, 맞아요.오프셋의 크기만 중요하고 어느 평면이 더 가까운지는 중요하지 않습니다. 그리고 모델은 구조에 따라 대칭입니다.

듀얼 스트립라인 스택업을 처리합니까?

두 평면에 대한 쌍의 임피던스를 처리합니다.이중 스트립라인 배열은 두 번째 신호 레이어에 커플링을 추가하는데, 이는 별개의 질문입니다. 이 상호 작용에는 이중 스트립라인 계산기를 사용하십시오.

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