Como calcular la impedancia e incorporarla a las reglas de diseno

Zachariah Peterson
|  Creado: October 5, 2020  |  Actualizado: November 14, 2020

Una vez que comienza a disenar placas de circuito impreso de alta velocidad o alta frecuencia, la impedancia en sus trazas se convierte en un parametro crítico a considerar durante el diseno. Los desajustes de impedancia entre las fuentes de senal, las cargas y las trazas que las conectan pueden arruinar la integridad de la senal y paralizar su circuito impreso. En lugar de calcular la impedancia de cada traza de su placa de circuito interno manualmente, Altium Designer puede incorporar sus calculos de impedancia de trazas de placa de circuito interno como parte de sus reglas de diseno. Esto agiliza el proceso de diseno y garantiza que los problemas de senal permanezcan bajo su control.

Un software de diseño de placas de circuito impreso totalmente unificado, impulsado por reglas y con calculadora de impedancia.

Al igual que cualquier otra área de la ingeniería, se utilizan una serie de ecuaciones para definir y calcular varios parámetros de diseño en las placas de circuito impreso. Estas ecuaciones especifican todo, desde las propiedades dieléctricas del sustrato hasta las características eléctricas de sus trazas. A pesar del número de ecuaciones implicadas en el diseño de una nueva placa de circuito impreso, su software de diseño puede desempeñar un papel único en la racionalización de estos cálculos y en su uso para la validación del diseño.

Su software de diseño de placas de circuito impreso debería integrar estas ecuaciones como parte del proceso de diseño. No necesitará tener memorizadas todas las ecuaciones, y no tendrá que hacer cálculos a mano. Las reglas de diseño deben verificar su diseño de acuerdo con los requisitos que especifique con estas ecuaciones. El mejor software de diseño de placas de circuito impreso integrará estas características con sus herramientas de diseño, ayudándole a maximizar su productividad de diseño.

Reglas De Diseño: La Piedra Angular Del Éxito Del Diseño

Las reglas de diseño no existen para limitar su creatividad; existen para asegurar que su placa de circuito impreso funcionará como usted lo desea y que todas sus funciones funcionarán bien entre sí. Si no está seguro de cuál es la mejor manera de encaminar los trazos entre los componentes, dónde colocar los componentes con respecto a los planos de tierra/energía, o si ha diseñado correctamente sus plataformas y vías, las reglas de diseño le guiarán.

Las reglas de diseño también están pensadas para algo más que para comprobar la colocación de los componentes. Ciertas características de su diseño, como los trazos y las vías, tienen reglas y limitaciones importantes sobre las formas y espacios que deben seguirse para mantener la integridad de la señal. Si su software de diseño de placas de circuito impreso tiene un potente motor de comprobación de reglas, puede evitar errores de diseño que pueden perjudicar la integridad de la señal y garantizar que su dispositivo funcione correctamente tan pronto como salga de la línea de producción.

CÓMO LAS REGLAS DE DISEÑO ASEGURAN LA INTEGRIDAD DE LA SEÑAL

Problemas como los desajustes de impedancia entre componentes y trazas, a través de la colocación, la correspondencia y el espaciado de la longitud de las trazas y muchos otros parámetros de diseño se especifican con el objetivo de garantizar la integridad de la señal en su dispositivo. El software de placas de circuito impreso incluirá estas reglas de diseño estándar y le permitirá personalizar las reglas de diseño que son específicas para su aplicación.

Cómo calcular la impedancia e incorporarla al editor de reglas de diseño en Altium Designer

Cómo calcular la impedancia e incorporarla al editor de reglas de diseño en Altium Designer

Cálculos De Impedancia Como Reglas De Diseño

En algunos casos, las calculadoras de impedancia pueden ser muy útiles, ya que le permiten calcular la impedancia de una disposición de trazas bastante rápido. Las ecuaciones que definen la impedancia en un trazo son específicas de la forma del trazo, la disposición en el tablero (microstrip vs. stripline), si la disposición del trazo es asimétrica, y el material del sustrato que rodea al trazo. Mantener una calculadora de impedancia de trazas a mano puede ser útil cuando sepa utilizarlas.

No es que las calculadoras de impedancia de trazas sean difíciles de usar, sino que tienen limitaciones en cuanto a su aplicabilidad. Por ejemplo, la ecuación para la impedancia de traza en un par diferencial de líneas de placas asimétricas incluye una aproximación a los parámetros y forma del material. Otras calculadoras usarán diferentes ecuaciones para el mismo sistema, dependiendo de la forma de la aproximación que utilicen. La mayoría de las calculadoras le permitirán colocar valores no válidos fuera del rango de aproximación, lo cual produce resultados inexactos.

CÁLCULOS PRECISOS DE LA IMPEDANCIA

En lugar de intentar confiar en una calculadora externa, anotar los resultados de los cálculos y trazar los diseños en torno a una forma en particular, su software de diseño de placas de circuito impreso debería integrar estas capacidades en sus reglas de diseño y comprobar sus valores de impedancia automáticamente durante el diseño. Esto le proporciona un aumento de la productividad y le permite comprobar automáticamente su diseño con respecto a estos parámetros de diseño críticos.

Dado que las reglas de diseño de placas de circuito impreso se deben adaptar y que los valores de impedancia de trazas tendrán algún nivel de tolerancia, el editor de reglas de diseño debería facilitar el establecimiento de las limitaciones apropiadas para su impedancia de trazas. Las ecuaciones que su software utiliza para determinar la impedancia de traza también deben poder editarse, ya que esto le permite tener en cuenta cualquier desviación de las aproximaciones típicas utilizadas en las ecuaciones de impedancia de traza.

Control de impendancia: gestor de apilamiento de capas en Altium Designer

Gestor de apilamiento de capas en Altium Designer

Integridad De La Señal En Un Software Impulsado Por Reglas

Ya sea que esté trabajando con impedancia diferencial o controlada en su placa de circuito, o tratando de diseñar un plano de tierra adecuado con el ancho de traza y el control de impedancia necesarios, será mejor un software que pueda encontrar solución a los problemas que está buscando. Ya sea un par diferencial o un espesor de trazas en su circuito, usted debe tener el mejor software de diseño.

Las reglas de diseño del software de diseño de placas de circuito impreso deben integrarse con el resto de las herramientas de diseño, lo que le ayudará a garantizar que su dispositivo siga siendo funcional. Las herramientas de diseño y enrutamiento necesitan acceder a las reglas de diseño para asegurar que su diseño sea funcional. La integridad de la señal es vital en el diseño de alta velocidad, y su software de diseño de placas de circuito impreso debe incluir las mejores herramientas de simulación para verificar la funcionalidad de su dispositivo. Las reglas de diseño sólo pueden anticiparse a un número limitado de problemas, y las simulaciones de integridad de la señal son vitales para verificar la funcionalidad de su dispositivo.

DISEÑO UNIFICADO EN ALTIUM DESIGNER

Toda esta sincronización entre herramientas de diseño sólo es posible en un software de diseño totalmente unificado. Altium Designer incluye la comprobación de reglas y el cumplimiento como del proceso central de diseño, y estas herramientas de verificación están construidas para trabajar con herramientas de diseño en un único software. El resto de la industria del diseño de placas de circuito impreso todavía segrega todas estas características en programas separados con diferentes flujos de trabajo. En lugar de trabajar con antiguos programas, es hora de cambiar al diseño unificado.

Un software de diseño unificado reúne las características de diseño en una sola interfaz. Sólo encontrará reglas de diseño y cálculos de impedancia precisos en un software de diseño de placas de circuito impreso unificado. Esta importante área de análisis ayuda a asegurar que su próximo dispositivo de alta velocidad no se vea afectado por problemas como el timbre, el acoplamiento de ruido o la interferencia electromagnética.

Ahora puede acceder a todo el software de diseño que necesita directamente desde Altium. Todos los usuarios de Altium Designer pueden acceder al foro de AltiumLive, a podcasts con expertos en diseño, a una amplia base de conocimientos y a seminarios web impartidos por expertos del sector. Altium Designer no quiere que usted diseñe solo y le proporciona todo el apoyo que necesite.

Las mejores características de diseño, simulación y comprobación de reglas garantizarán que su dispositivo no tenga problemas de integridad de la señal y funcionará como se ha diseñado. Sólo Altium Designer le ofrece todas estas herramientas y muchas más en un solo software. Estas herramientas trabajan juntas como parte de un único software que se rige por un motor basado en reglas. En lugar de adivinar la forma de la traza, Altium Designer puede ayudarle a hacerlo bien desde el principio.

Sobre el autor / Sobre la autora

Sobre el autor / Sobre la autora

Zachariah Peterson cuenta con una amplia experiencia técnica en el mundo académico y la industria. Antes de trabajar en la industria de PCB, enseñó en la Universidad Estatal de Portland. Realizó su investigación en Física MS sobre sensores de gas quimisortivo y su doctorado en Física Aplicada sobre teoría y estabilidad del láser aleatorio. Su experiencia en investigación científica abarca temas en láseres de nanopartículas, dispositivos semiconductores electrónicos y optoelectrónicos, sistemas ambientales y análisis financiero. Su trabajo ha sido publicado en varias revistas revisadas por pares y actas de conferencias, y ha escrito cientos de blogs técnicos sobre diseño de PCB para varias empresas. Zachariah trabaja con otras compañías en la industria de PCB proporcionando servicios de diseño e investigación. Es miembro de IEEE Photonics Society y de la American Physical Society.

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