Afin de minimiser les réflexions lors de la transmission de signaux à haut débit, l’adaptation d’impédance doit être maintenue au niveau de la source, du récepteur et de la ligne de transmission. L’impédance spécifique d’une ligne de signal asymétrique dépend de sa largeur et de sa position par rapport au plan de référence. La largeur et l’espacement entre les paires différentielles répondant aux exigences d’impédance spécifiques dépendent de la structure d’empilement de circuits imprimés choisie.

La largeur et l’espacement minimaux dépendant du type de circuit imprimé et des exigences de coût, la structure d’empilement de circuits imprimés choisie doit respecter toutes les exigences d’impédance de la carte, y compris les couches internes et externes, les lignes asymétriques et différentielles, etc.

Principes de conception de la définition des couches

1. Les couches adjacentes à la puce principale doivent constituer des plans de masse, fournissant un plan de référence pour le routage côté composant.

2. Toutes les couches de signal doivent être adjacentes au plan de masse autant que possible.

3. Éviter toute proximité directe entre deux couches de signal.

4. L’alimentation principale doit être adjacente à sa couche correspondante autant que possible.

5. En principe, une conception symétrique doit être adoptée. La symétrie inclut : l’épaisseur et le type de couche diélectrique, l’épaisseur de la feuille de cuivre et le type de distribution du motif (grande feuille de cuivre, couche de circuit).

Recommandations pour la définition des couches de PCB

Lors de la configuration de couches de PCB spécifiques, il est important d’appliquer avec souplesse les principes ci-dessus et de déterminer la disposition des couches en fonction des besoins réels. Évitez les imitations rigides. Voici des recommandations courantes pour la disposition des couches. Lors de la configuration des couches, si des couches de routage sont adjacentes, réduisez la diaphonie en augmentant leur espacement. Pour les couches croisées, assurez-vous que les signaux critiques disposent d’un plan de masse de référence relativement complet ou prévoyez les ponts nécessaires.

Cet article utilise la conception PCB de la solution RK3588 comme exemple et présente différentes structures d’empilement de PCB, notamment 10 couches à 1 étage, 10 couches à 2 étages et 8 couches traversantes, afin d’aider les clients à choisir et à évaluer les structures d’empilement. Si d’autres structures d’empilement sont sélectionnées, veuillez recalculer l’impédance conformément aux spécifications fournies par le fabricant du PCB.

Cet article utilise la fonction de calcul d’impédance d’un logiciel de conception pour la fabrication (DFM) afin de fournir des études de cas sur l’empilement et la conception d’impédance. Ce logiciel, un logiciel d’analyse de la fabricabilité des circuits imprimés et de l’assemblage de circuits imprimés, aide les ingénieurs concepteurs à identifier les problèmes de fabricabilité avant la production et s’adapte à divers scénarios d’application.

Comment concevoir une carte à trous traversants à 8 couches avec un empilement de 1,6 mm d’épaisseur

Dans la conception d’un empilement de carte à trous traversants à 8 couches, le plan de référence pour le signal supérieur L1 est L2 et celui pour le signal inférieur L8 est L7. L’empilement recommandé est le suivant : HAUT-Masse-Signal-Alimentation-Masse-Signal-Masse-Bas. L’épaisseur de cuivre de base recommandée est de 1 °C (1,6 mm). La conception de l’empilement est illustrée dans la figure ci-dessous.

Comment concevoir l’impédance d’une carte traversante à 8 couches de 1,6 mm d’épaisseur

1. Conception d’une impédance asymétrique de 50 ohms sur une couche externe

À l’aide de l’outil DFM, sélectionnez le modèle d’impédance asymétrique de la couche externe, saisissez les paramètres correspondants et calculez la largeur de piste correspondante à 3,8 mils. Les couches L1 et L8 étant symétriques, la largeur de piste asymétrique de 50 ohms entre L1 et L8 est de 3,8 mils, comme illustré ci-dessous.

2. Conception d’une impédance différentielle de 100 ohms sur une couche externe

À l’aide de l’outil DFM, sélectionnez le modèle d’impédance asymétrique de la couche externe, saisissez les paramètres correspondants et calculez la largeur/l’espacement des pistes correspondant à 3,3/7,7 mils. Les couches L1 et L8 étant symétriques, la largeur de piste différentielle de 100 ohms entre L1 et L8 est de 3,3/7,7 mils, comme illustré ci-dessous.

3. Conception d’une impédance asymétrique de 50 ohms pour la couche interne

À l’aide de l’outil DFM, sélectionnez le modèle d’impédance asymétrique de la couche externe, saisissez les paramètres correspondants et calculez la largeur de piste correspondante à 4,2 mils. Les couches L3 et L6 étant symétriques, la largeur de piste asymétrique de 50 ohms sur les couches L3 et L6 est de 4,2 mils, comme illustré ci-dessous.

4. Conception d’une impédance différentielle de 100 ohms pour la couche interne

À l’aide de l’outil DFM, sélectionnez le modèle d’impédance asymétrique de la couche externe, saisissez les paramètres correspondants et calculez la largeur/l’espacement des pistes correspondant à 3,3/7,7 mils. Les couches L3 et L6 étant symétriques, la largeur de piste différentielle de 100 ohms sur les couches L3 et L6 est de 3,3/7,7 mils, comme illustré ci-dessous.

5. Impédance globale et largeur de piste