Para minimizar las reflexiones durante la transmisión de señales a alta velocidad, se debe mantener la adaptación de impedancia en la fuente de señal, el receptor y la línea de transmisión. La impedancia específica de una línea de señal de un solo extremo depende de su ancho y posición con respecto al plano de referencia. El ancho y el espaciado entre pares diferenciales que cumplen con los requisitos de impedancia específicos dependen de la estructura de apilado de PCB seleccionada.

Dado que el ancho y el espaciado mínimos dependen del tipo de PCB y de los requisitos de costo, la estructura de apilado de PCB seleccionada debe cumplir con todos los requisitos de impedancia de la placa, incluyendo las capas internas y externas, las líneas de un solo extremo y diferenciales, etc.

Principios de Diseño de Definición de Capas

1. Las capas adyacentes al chip principal deben ser planos de tierra, proporcionando un plano de referencia para el enrutamiento del lado del dispositivo.

2. Todas las capas de señal deben ser adyacentes al plano de tierra siempre que sea posible.

3. Evitar la proximidad directa entre dos capas de señal.

4. La fuente de alimentación principal debe ser adyacente a su capa correspondiente siempre que sea posible.

5. En principio, se debe adoptar un diseño simétrico. La simetría incluye: espesor y tipo de capa dieléctrica, espesor de la lámina de cobre y tipo de distribución del patrón (capa de lámina de cobre grande, capa de circuito).

Recomendaciones para la definición de capas de PCB

Al configurar capas específicas de PCB, es importante aplicar con flexibilidad los principios anteriores y determinar la disposición de las capas según las necesidades reales. Evite la imitación rígida. A continuación, se presentan recomendaciones comunes de disposición de capas como referencia. Al configurar las capas, si hay capas de enrutamiento adyacentes, reduzca la diafonía aumentando el espaciado entre ellas. Para las capas cruzadas, asegúrese de que las señales críticas tengan un plano de tierra de referencia relativamente completo o proporcione las medidas de puenteo necesarias.

Este artículo utiliza el diseño de PCB de la solución RK3588 como ejemplo, presentando varias estructuras de apilamiento de PCB, incluyendo 10 capas de 1 paso, 10 capas de 2 pasos y 8 capas de orificio pasante, para ayudar a los clientes a seleccionar y evaluar las estructuras de apilamiento. Si se seleccionan otras estructuras de apilamiento, recalcule la impedancia según las especificaciones proporcionadas por el fabricante de la PCB.

Este artículo utiliza la función de cálculo de impedancia de un software de diseño para fabricación (DFM) para proporcionar casos prácticos sobre apilamiento y diseño de impedancia. Este software, un software doméstico de análisis de fabricación de PCB y ensamblaje de PCBA, ayuda a los ingenieros de diseño a identificar problemas de fabricación antes de la producción y se adapta a diversos escenarios de aplicación.

Cómo diseñar un apilamiento de placa de orificio pasante de 8 capas con un espesor de 1,6 mm

En el diseño de apilamiento de placa de orificio pasante de 8 capas, el plano de referencia para la señal superior L1 es L2 y el plano de referencia para la señal inferior L8 es L7. El apilamiento recomendado es: SUPERIOR-TIERRA-Señal-Alimentación-TIERRA-Señal-TIERRA-INFERIOR. Se recomienda un espesor de cobre base de 1 °C (1,6 mm). El diseño del apilamiento se muestra en la figura a continuación.

Cómo diseñar la impedancia para una placa de 8 capas con orificio pasante y 1,6 mm de espesor

1. Diseño de impedancia de 50 ohmios de un solo extremo en una capa exterior

Con la herramienta DFM, seleccione el modelo de impedancia de un solo extremo de la capa exterior, introduzca los parámetros correspondientes y calcule el ancho de pista correspondiente en 3,8 milésimas de pulgada. Dado que las capas L1 y L8 son simétricas, el ancho de pista de 50 ohmios de un solo extremo entre L1 y L8 es de 3,8 milésimas de pulgada, como se muestra en la figura siguiente.

2. Diseño de impedancia diferencial de 100 ohmios en una capa externa

Con la herramienta DFM, seleccione el modelo de impedancia de un solo extremo de la capa externa, introduzca los parámetros correspondientes y calcule el ancho/espaciado de pista correspondiente en 3,3/7,7 milésimas de pulgada. Dado que las capas L1 y L8 son simétricas, el ancho de pista diferencial de 100 ohmios entre L1 y L8 es de 3,3/7,7 milésimas de pulgada, como se muestra en la figura siguiente.

3. Diseño de impedancia de 50 ohmios de un solo extremo en la capa interna

Con la herramienta DFM, seleccione el modelo de impedancia de un solo extremo de la capa externa, introduzca los parámetros correspondientes y calcule el ancho de pista correspondiente en 4,2 milésimas de pulgada. Dado que las capas L3 y L6 son simétricas, el ancho de pista de 50 ohmios de un solo extremo en las capas L3 y L6 es de 4,2 milésimas de pulgada, como se muestra en la figura siguiente.


4. Diseño de impedancia diferencial de 100 ohmios de la capa interna

Con la herramienta DFM, seleccione el modelo de impedancia unipolar de la capa externa, introduzca los parámetros correspondientes y calcule el ancho/espaciado de traza correspondiente en 3,3/7,7 milésimas de pulgada. Dado que las capas L3 y L6 son simétricas, el ancho de traza diferencial de 100 ohmios en las capas L3 y L6 es de 3,3/7,7 milésimas de pulgada, como se muestra en la figura siguiente.

5. Impedancia total y ancho de pista