Leiterplatten-Verdrahtung: Wie man die Impedanzkontrolle bei PCBs mit Formeln und Ressourcen sicherstellt

Hochgeschwindigkeitssignale und Hochfrequenzsignale haben eines gemeinsam: die Notwendigkeit einer impedanzkontrollierten Verlegung auf Verbindungen mit geringen Verlusten und geringer Dispersion. Die Impedanzkontrolle von PCBs kann ohne den richtigen Satz an Routing-Tools und einen integrierten Impedanzrechner in Ihren Design-Tools schwierig zu erreichen sein. Die meisten Impedanzrechner verwenden eine grundlegende Gleichung, die reale Leiterbahnen auf PCB-Substraten nicht genau darstellt und die Signalübertragung nicht korrekt beschreibt.

Anstatt die Funktionalität Ihrer Platine durch unterdurchschnittliche PCB-Designfunktionen zu riskieren, benötigen Sie den besten Satz an Hochgeschwindigkeits-Design-Utilities, den Sie bekommen können. Die beste PCB-Designsoftware beinhaltet einen genauen PCB-Impedanzrechner, der die Materialeigenschaften von echten PCB-Substraten berücksichtigt. Diese Tools sollten sich auch mit dem Rest Ihrer Schaltplan- und PCB-Layout-Funktionen integrieren lassen, um Ihnen zu helfen, hochwertige Leiterplatten zu verlegen. Mit einem integrierten Softwarepaket können Sie die PCB-Impedanzkontrolle sicherstellen und produktiv bleiben.

ALTIUM DESIGNER

Eine einheitliche PCB-Designanwendung mit einem vollständigen Satz an kontrollierten Impedanz-Verlegungsfunktionen für professionelle Designer.

Alle Hochgeschwindigkeits-Leiterplatten und RF-Leiterplatten benötigen eine extrem genaue Verlegung, um sicherzustellen, dass Signale auf der Platine ihr Ziel erreichen. Designer von Hochgeschwindigkeits-/RF-Schaltungen sollten wissen, dass das Designen mit der korrekten Impedanz auf einer Leiterplatte von entscheidender Bedeutung ist. Alle Verbindungen, die Hochgeschwindigkeitssignale übertragen, müssen die richtige Leiterbahnenimpedanz aufweisen, um sicherzustellen, dass die Leistung ohne starke Reflexionen an die Lastkomponenten übertragen wird.

Bevor Sie Ihr nächstes PCB-Design planen, überprüfen Sie, ob Sie eine kontrollierte Impedanz benötigen und wie Sie diese berechnen können. Sie können die PCB-Impedanz von Hand berechnen, aber es ist am einfachsten, wenn Sie das beste Set von PCB-Routing-Tools verwenden, um Ihr Layout zu erstellen. Um wirklich zu verstehen, wo PCB-Routing-Funktionen in die Landschaft der kontrollierten Impedanz passen, hilft es zu verstehen, wie Impedanz berechnet wird und was die meisten PCB-Impedanzkontrollrechner nicht können.

PCB-Leiterbahnenimpedanzberechnungen

Es gibt einige Methoden zur Berechnung der Leiterbahnenimpedanz auf einer Leiterplatte, solange die dielektrische Konstante und die Geometrie der Leiterbahn bekannt sind:

• Verwenden Sie die IPC-2141-Gleichung für Mikrostreifen- oder Streifenleitungs-Impedanzen
• Verwenden Sie Waddels Übertragungsleitungsgleichungen
• Verwenden Sie einen Feldlöser, der Dispersion und Kupferrauheit berücksichtigen kann

Die meisten Impedanzrechner für Leiterbahnen basieren auf der IPC-2141-Methode, die für die heutigen modernen Hochgeschwindigkeits-/Hochfrequenz-PCB-Designs als ungenau gilt. Waddels Gleichungen werden allgemein als die genauesten analytischen Werkzeuge zur Berechnung der Impedanz angesehen, sind jedoch für die Impedanzkontrolle bei PCBs schwer zu verwenden. Dies liegt daran, dass ein numerischer Algorithmus benötigt wird, um diese Gleichungen zu lösen und die optimale Leiterbahnbreite zu bestimmen, die benötigt wird, um ein Impedanzziel zu erreichen.

Anstatt diese Methoden zu verwenden, sollten Ihre PCB-Designwerkzeuge Funktionen enthalten, die automatisch die erforderliche Leiterbahnbreite berechnen können, um ein Impedanzziel zu erreichen.

Dispersions- und Verluste in Impedanzberechnungen einbeziehen

Echte PCB-Laminate weisen einige Verluste, Kupferrauheit und Dispersion auf, die in einer Impedanzberechnung berücksichtigt werden müssen. Die Berücksichtigung von Verlusten und Dispersion ist einfach, wenn Sie Zugang zu PCB-Designwerkzeugen mit einem integrierten Feldlöser für Impedanzberechnungen haben. Mit den Designwerkzeugen in Altium Designer können Sie die benötigte Impedanz leicht berechnen, ohne komplexe Modelle oder Gleichungen verwenden zu müssen, und Sie können mit dem Routing Ihres Boards beginnen, um Ihrem Impedanzprofil zu entsprechen.

• Alle Verlustquellen sollten in Ihren PCB-Impedanzberechnungen berücksichtigt werden, um eine genaue Impedanzkontrolle zu gewährleisten.

  Erfahren Sie mehr über Verluste und Dispersion in Ihrem Leiterplattenlayout.

• Die besten PCB-Impedanzkontrollrechner können die Dispersion im Laminatmaterial berücksichtigen und liefern so hochgenaue Impedanzberechnungen über einen breiten Frequenzbereich.

  Erfahren Sie mehr über Dispersion in FR4-Laminaten und anderen PCB-Substraten.

• Der Layer Stack Manager in Altium Designer umfasst die Impedanzberechnungswerkzeuge, die Sie benötigen, um eine kontrollierte Impedanzverdrahtung sicherzustellen.

  Erfahren Sie mehr über die Verwendung des Layer Stack Managers in Altium Designer.

Das Design und die Verdrahtung von Hochgeschwindigkeits-PCBs beginnen mit der Erstellung eines PCB-Stackups, das die Impedanzkontrolle ermöglicht.

Genau kontrollierte Impedanzverdrahtung

Sobald Sie die für die Impedanzkontrolle benötigte PCB-Leiterbahnbreite berechnet haben, müssen Ihre Routing-Tools diese Breite automatisch in Ihrem PCB-Layout anwenden. Die meisten Design-Tools zwingen Sie dazu, dies manuell zu tun, was es schwierig macht, Genauigkeit zu garantieren. Der schnellste Weg, um impedanzkontrollierte Verbindungen zu erstellen, ist die Verwendung des besten Satzes von Routing-Tools mit einem regelbasierten Design-Engine, um sicherzustellen, dass die Impedanzziele erreicht werden.

Die regelbasierte Design-Engine in Altium Designer macht genau das, während andere Impedanzrechner die Berechnungsergebnisse nicht direkt an Ihre Routing-Tools weitergeben können. Wenn Ihre Hochgeschwindigkeits-Routing-Funktionen Ihre PCB-Design-Daten automatisch übernehmen und Impedanzziele als Designregel anwenden können, ist die kontrollierte Impedanzverdrahtung viel einfacher und genauer.

Garantieren Sie die Impedanzkontrolle von PCBs mit Altium Designer

Anstatt Ihr Glück zu versuchen und einen Rechner zu verwenden, der falsche Ergebnisse liefert, nutzen Sie das beste Set an Werkzeugen für impedanzkontrolliertes Routing in Altium Designer. Die Stärke von Altium Designer für High-Speed-PCB-Design ergibt sich aus seiner integrierten Schnittstelle, bei der die PCB-Routing-Werkzeuge Daten direkt von einem integrierten Feldlöser nehmen und diese verwenden, um Ihren kontrollierten Impedanzwert als Designregel festzulegen. Mit dieser Art von Anwendung ist es einfach, die Impedanzkontrolle von PCBs zu gewährleisten, während Sie Ihr Layout erstellen.

• Das Einrichten von Impedanzgrenzen als Designregeln ist einfach, wenn Sie den integrierten Impedanzrechner und die interaktiven Routing-Werkzeuge von Altium Designer verwenden.

  Erfahren Sie mehr über die interaktiven kontrollierten Impedanz-Routing-Funktionen von Altium Designer.

• Die Routing-Werkzeuge von Altium Designer ermöglichen es Ihnen, Längenanpassungsstrukturen wie Serpentinen- und Wechselrouten zu verwenden.

  Erfahren Sie mehr über kontrolliertes Impedanz-Routing mit Längenanpassung.

• Es gibt einige andere wichtige High-Speed-Routing-Beschränkungen, die Sie berücksichtigen müssen, und Altium Designer kann Ihnen helfen, all diese und viele mehr zu erfüllen.

  Erfahren Sie mehr über High-Speed-PCB-Routing-Regeln und -Beschränkungen.

Die regelbasierte Designumgebung von Altium Designer ermöglicht es Ihnen, Impedanzprofile auf Ihre High-Speed-Verbindungen anzuwenden.

Wie Ihre Software PCB-Impedanzkontrollberechnungen verwendet

Ihre kontrollierten Impedanzdesigns müssen nicht schwierig sein, wenn Sie über den besten Satz an Routing- und Layoutfunktionen in einem einzigen Programm verfügen. Die Erstellung eines hochwertigen PCB-Layouts beginnt mit dem richtigen Design-Engine, um Sie produktiv zu halten.

Die regelbasierte Design-Engine in Altium Designer vereint jedes Designwerkzeug, das Sie für kontrolliertes Impedanz-Routing und -Layout benötigen, in einer einzigen Anwendung. Die wahre Stärke von Altium Designer liegt in seiner regelbasierten Design-Engine, die Ihr Layout während der Erstellung mit grundlegenden und fortgeschrittenen Designregeln überprüft. Dies hilft, hohe Genauigkeit und Konformität mit den Designanforderungen zu gewährleisten.

Alles, was Sie für kontrolliertes Impedanzdesign benötigen

Wenn Sie hochwertige PCB-Layouts erstellen müssen, begnügen Sie sich nicht mit Designplattformen, die mehrere Werkzeuge von verschiedenen Anbietern zusammenfügen. Alles, was Sie für Design, Layout, Komponentenbeschaffung und Fertigung benötigen, finden Sie in der einheitlichen Umgebung von Altium Designer. Sie können produktiv bleiben und eine ultra-genau kontrollierte Impedanz-Routing in Altium Designer sicherstellen.

• Altium Designer umfasst alles, was benötigt wird, um einfache Leiterplatten und fortschrittliche Hochgeschwindigkeits-PCBs in einer einzigen Anwendung zu entwerfen.

  Erfahren Sie mehr über die einheitliche Designumgebung in Altium Designer.

• Der integrierte Feldlöser von Simberian interagiert direkt mit dem Layer Stack Manager in Altium Designer und bietet Designern ein integriertes Werkzeug für genaue Impedanzberechnungen.

  Erfahren Sie mehr über den integrierten Feldlöser von Simberian in Altium Designer.

• Wenn Sie bereit sind, Ihr Projekt mit anderen PCB-Designern oder Ihrem Hersteller zu teilen, ermöglicht Altium 365 das sofortige Teilen Ihres Leiterplattendesigns und der Produktionsdaten durch Altium Designer oder im Web.

  Erfahren Sie mehr darüber, wie Sie Ihre PCB-Projektdaten mit Altium 365 teilen können.

Layouten Sie Ihr impedanzkontrolliertes Hochgeschwindigkeits-PCB-Design mit Leichtigkeit in Altium Designer.

Die Impedanzkontrolle von PCBs sollte nicht schwierig sein. Anstatt einen externen Rechner zu versuchen, nutzen Sie den kompletten Satz an Stackup-Design, Impedanzberechnung und interaktiven Routing-Funktionen in Altium Designer. Sie können produktiv bleiben, während Sie Hochfrequenzsysteme entwerfen und sich auf die Fertigung vorbereiten, wenn Sie Altium Designer verwenden.

Altium Designer auf Altium 365 bietet eine beispiellose Integration in die Elektronikindustrie, die bisher der Welt der Softwareentwicklung vorbehalten war, und ermöglicht es Designern, von zu Hause aus zu arbeiten und beispiellose Effizienzniveaus zu erreichen.

Wir haben nur an der Oberfläche dessen gekratzt, was mit Altium Designer auf Altium 365 möglich ist. Sie können die Produktseite für eine detailliertere Beschreibung der Funktionen oder eines der On-Demand Webinare überprüfen.