L'utilisation d'un calculateur de lignes de transmission pour PCB facilite la conception

Zachariah Peterson
|  Créé: July 28, 2021  |  Mise à jour: September 17, 2021

Les calculateurs de lignes de transmission pour PCB sont nombreux et vous offrent les outils dont vous avez besoin pour calculer l'impédance et le délai de propagation sans perte ou des choses simples comme la résistance CC. Il est bon de connaître ces quantités, mais elles ne vous disent pas tout sur votre conception. Les calculateurs en ligne sont également connus pour donner des résultats incorrects lorsqu'ils sont utilisés pour des calculs d'impédance, notamment parce qu'ils ne peuvent pas prendre en compte des phénomènes fondamentaux comme la dispersion et la rugosité des lignes de transmission.

Altium a abordé ce problème en concevant le meilleur éditeur d'empilage de couches avec un calculateur de lignes de transmission de PCB intégré. L'impédance et la dispersion des lignes de transmission doivent être calculées lors de la création de l’empilage de couches afin de pouvoir créer des règles de conception sur la largeur des pistes dans chaque couche. Altium Designer inclut ces fonctions et bien d'autres encore dans un gestionnaire d’empilage intégré et les meilleures fonctions de routage du secteur. Chaque fois que vous créez une conception dans Altium Designer, vous savez que l'impédance est calculée avec précision et que votre routage respectera les objectifs d'impédance et de perte.

ALTIUM DESIGNER

Logiciel de conception de circuits imprimés avec un calculateur de lignes de transmission pour les conceptions à haute vitesse/haute fréquence et les meilleurs utilitaires de routage du secteur.

Les conceptions à haute vitesse et à haute fréquence nécessitent une approche de conception à impédance contrôlée, où la largeur des pistes est fixée à une valeur spécifique afin que les lignes de transmission aient une impédance spécifique. L'impédance est liée au délai de propagation dans vos lignes de transmission, ce qui déterminera les contraintes fixées sur l'adaptation de la longueur dans la disposition du PCB. Enfin, les pertes sont également liées à l'impédance de vos lignes de transmission. Les concepteurs ont donc besoin du meilleur calculateur de lignes de transmission pour PCB afin de s'assurer que la largeur des pistes de leur PCB déterminera avec précision l'impédance et les autres caractéristiques d'intégrité du signal.

Bien qu'un calculateur de ligne de transmission de PCB en ligne puisse vous donner un calcul de conception sans perte, l'impédance des lignes de transmission réelles ne peut pas être déterminée avec précision avec ces outils de conception gratuits. Votre logiciel de conception de PCB doit inclure ces fonctions en tant qu'outils intégrés pour vous aider à produire une disposition de PCB précise.

Facteurs déterminant l'impédance des lignes de transmission

L'impédance des lignes de transmission est déterminée lors de la création de l’empilage des couches de votre conception. La possibilité de modifier les attributs suivants des couches de la carte vous permet de contrôler l'impédance, les pertes et le délai de propagation pendant le routage :

  • Partie réelle de la constante diélectrique
  • Tangente de perte et dispersion
  • Distance entre la piste et le plan de référence proche
  • Épaisseur et rugosité des pistes de cuivre
  • Largeur de la piste

Lors de la conception d'un empilage de PCB, le concepteur doit définir la disposition et l'épaisseur des couches, et il doit sélectionner les matériaux pour son PCB. Une fois ces décisions prises, le concepteur doit déterminer la largeur de la piste du PCB requise pour atteindre l'impédance de la ligne de transmission du PCB. Les calculateurs en ligne utilisent généralement les équations de Wadell pour déterminer numériquement l'impédance de la ligne de transmission. Les calculateurs plus simples utilisent les équations IPC-2141, moins précises. Un calculateur de ligne de transmission de PCB que vous trouverez en ligne ou dans de nombreuses applications de conception ne peut pas être utilisé pour obtenir des valeurs d'impédance précises car il ne prend pas en compte la tangente de perte ou la dispersion dans ces calculs. Par conséquent, un utilitaire plus précis est nécessaire pour ces tâches.

Utiliser Altium Designer pour l’empilage et le calcul d'impédance

L'éditeur d'empilage de PCB d'Altium Designer vous permet de configurer l'empilage de couches dont vous avez besoin pour votre conception, et vous pouvez exécuter des calculs d'impédance pour votre disposition de pistes pendant que vous concevez votre PCB. Le profil d'impédance que vous calculez pour les pistes de votre PCB sur chaque couche tiendra compte de la dispersion, des pertes et de la rugosité du cuivre. Il s'agit de loin du calculateur de lignes de transmission pour PCB le plus simple et le plus puissant que vous puissiez utiliser pour concevoir votre empilage et déterminer la largeur de piste requise dans votre conception.

  • La rugosité du cuivre augmente effectivement la résistance de vos pistes et augmente ainsi l'impédance totale jusqu'à ce que vous atteigniez des fréquences très élevées.
  • Toutes les interconnexions de PCB qui nécessitent un contrôle d'impédance doivent avoir un plan de masse sous la couche de piste pour garantir une impédance cohérente. 
    En savoir plus sur la définition d'un plan de masse dans Altium Designer.
  • Le gestionnaire d’empilage d'Altium Designer vous permet de contrôler de nombreuses fonctions importantes, notamment la mise en place des couches, la définition des paires de trous et des vias, la mise en place de régions flexibles pour une carte rigide-flexible et le perçage arrière. Utilisez l'onglet Impédance pour lancer le calcul de l'impédance de votre PCB pour différentes couches. 
    En savoir plus sur la conception d'empilage dans Altium Designer.
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Le gestionnaire de couches d'Altium Designer comprend un calculateur de lignes de transmission de PCB intégré qui vous dit tout ce que vous devez savoir sur votre PCB.</em>" data-entity-type="file" data-entity-uuid="9d31b6a5-9b14-46ce-9183-a41ed27cac46" src="/sites/default/files/inline-images/layer-create-1.jpg" />

Comment utiliser les calculs de largeur de piste de PCB

La largeur des pistes a un impact direct sur la capacité d'une ligne de transmission à maintenir une impédance constante, et la largeur doit être appliquée à une piste, quel que soit l'endroit où elle est acheminée. La largeur des pistes doit être déterminée sur chaque couche et appliquée à un réseau spécifique en tant que règle de conception. Une fois que vous avez déterminé la largeur de piste du PCB nécessaire pour atteindre votre objectif d'impédance, elle doit être définie comme une règle de conception sur le réseau requis afin que l'intégrité du signal puisse être maintenue dans la conception.

Les pistes plus larges ont une inductance plus faible, ce qui leur permet de recevoir moins de diaphonie inductive de la part des pistes agressives voisines lorsqu'elles sont acheminées sur différentes couches du PCB. Si vous travaillez avec une conception dense, ou si vous avez des problèmes de diaphonie dans une conception, vous pouvez définir la règle de conception de vos interconnexions en utilisant une piste légèrement plus large. Altium Designer vous permet de sélectionner les règles de conception appropriées pour vos interconnexions et de les affecter à des nets spécifiques afin que vos lignes de transmission soient acheminées correctement sur n'importe quelle couche.

Routage interactif des lignes de transmission dans Altium Designer

Les fonctions de routage interactif d'Altium Designer peuvent vous aider à automatiser certains des aspects de base du routage, tout en vous permettant de garder le contrôle des chemins et des emplacements de routage. Le moteur de routage d'Altium Designer applique des limites de largeur et de longueur de piste, des contraintes sur l'espacement des pistes et la déviation des plans de masse lors du routage dans le PCB. Les résultats de votre calculateur de lignes de transmission du PCB sont utilisés par le moteur de routage pour appliquer ces limites, de sorte que vous n'ayez pas à suivre et à ajuster manuellement les géométries des pistes tout au long de votre disposition du PCB.

  • Le moteur de règles de conception de haute qualité d'Altium Designer s'intègre aux fonctions de routage pour vous aider à placer et à router les pistes et les composants dans votre disposition de PCB avec précision. 
  • Le délai de propagation que vous déterminez à l'aide de votre calculateur de lignes de transmission pour PCB peut être utilisé pour l'adaptation de la longueur à l'aide de vos fonctions de routage.
  • L'éditeur d'empilement de couches et le calculateur de lignes de transmission de PCB d'Altium Designer utilisent un solveur de champ 3D intégré pour produire des calculs précis dès que vous commencez à créer votre conception.
Differential pair transmission line
Les résultats du calculateur de lignes de transmission pour PCB peuvent être appliqués comme règles de conception dans les fonctions de routage d'Altium Designer.

Vérification et simulation des schémas de circuits imprimés dans Altium Designer

Les outils de mise en page et de routage d'Altium Designer comprennent un moteur d'intégrité du signal qui s'interface avec vos règles de conception pour vous aider à garantir que le comportement de votre signal est conforme aux limites de distorsion et de pertes du signal. La diaphonie, la réflexion, la terminaison, le dépassement et l'obliquité peuvent être évalués pour les signaux à grande vitesse dans Altium Designer afin de faciliter la vérification des conceptions de lignes de transmission. En plus de ces fonctions intégrées, les extensions d'Altium Designer permettent aux utilisateurs d'accéder à des applications tierces pour simuler l'EMI, l'intégrité de l'alimentation, le bruit, le comportement thermique, et bien plus encore.

Un ensemble complet d'outils pour la conception de circuits imprimés à grande vitesse

Altium Designer comprend le meilleur moteur de routage du secteur avec un lien intégré à vos règles de conception, mais le logiciel peut faire bien plus que vous aider à router vos pistes. Les utilisateurs d'Altium Designer ont accès à une énorme bibliothèque de composants, à un ensemble complet d'outils de fabrication, à des fonctions de CAO permettant de créer des agencements innovants, et bien plus encore. Vous pouvez également créer et simuler vos conceptions à grande vitesse avec des lignes de transmission à impédance contrôlée à l'aide d'outils intégrés à Altium Designer ou d'applications tierces. Utilisez Altium Designer pour rester à la pointe de la technologie grâce à un ensemble complet de fonctions de mise en page et de routage pour l'électronique avancée.

Altium Designer unified design
Altium Designer comprend un ensemble complet de fonctions de conception de PCB pour l'électronique avancée.

Les utilitaires de conception et de routage de lignes de transmission d'Altium Designer vous offrent un ensemble complet : un calculateur avancé, un puissant moteur de routage et un système DRC automatisé pour vous aider à rester conforme. L'éditeur de PCB d'Altium Designer comprend les meilleures fonctions de CAO du secteur dans une interface de conception unifiée. Vous pouvez rester à la pointe du progrès et réaliser les meilleures conceptions électroniques grâce à l'ensemble complet de fonctions de conception d'Altium Designer.

Altium Designer sur Altium 365 offre un niveau d'intégration unique à l'industrie électronique jusqu'à présent reléguée au monde du développement logiciel, permettant aux concepteurs de travailler depuis leur domicile et d'atteindre des niveaux d'efficacité sans précédent.

Nous n'avons fait qu'effleurer la surface de ce qu'il est possible de faire avec Altium Designer sur Altium 365. Vous pouvez consulter la page du produit pour une description plus approfondie des fonctionnalités ou l'un des webinaires à la demande.

A propos de l'auteur

A propos de l'auteur

Zachariah Peterson possède une vaste expérience technique dans le milieu universitaire et industriel. Avant de travailler dans l'industrie des PCB, il a enseigné à la Portland State University. Il a dirigé son M.S. recherche sur les capteurs de gaz chimisorptifs et son doctorat en physique appliquée, recherche sur la théorie et la stabilité du laser aléatoire. Son expérience en recherche scientifique couvre des sujets tels que les lasers à nanoparticules, les dispositifs électroniques et optoélectroniques à semi-conducteurs, les systèmes environnementaux et l'analyse financière. Ses travaux ont été publiés dans diverses revues spécialisées et actes de conférences et il a écrit des centaines de blogs techniques sur la conception de PCB pour de nombreuses entreprises. Zachariah travaille avec d'autres sociétés de PCB fournissant des services de conception et de recherche. Il est membre de l'IEEE Photonics Society et de l'American Physical Society

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