L’utilizzo di un calcolatore della linea di trasmissione PCB rende la progettazione ancora più semplice

Zachariah Peterson
|  Creato: July 29, 2021  |  Aggiornato: September 12, 2021

I calcolatori della linea di trasmissione PCB sono rari e inestimabili, capaci di offrirti gli strumenti necessari per calcolare l'impedenza senza perdite, il ritardo di propagazione senza perdite o cose più semplici come la resistenza CC. Sono tutte cose importanti da conoscere, ma non ti dicono tutto ciò che c'è da sapere sul tuo progetto. È risaputo come i calcolatori online possano dare risultati errati nel calcolo dell'impedenza dal momento che non sono in grado di considerare fenomeni fondamentali come la dispersione e la rugosità nelle linee di trasmissione.

Altium ha risolto questo problema integrando il miglior editor di stack-up layer con un calcolatore di linea di trasmissione PCB nativo. L'impedenza e la dispersione della linea di trasmissione devono essere calcolate durante la creazione dello stack-up, in modo da poter creare regole di progettazione per le larghezze di traccia in ogni layer. Altium Designer include queste e molte altre funzionalità in un gestore di stack-up di livelli integrato, dotato delle migliori funzionalità di routing del settore. Ogni volta che crei un progetto in Altium Designer, hai la certezza di calcolare l'impedenza in modo accurato e di soddisfare gli obiettivi di impedenza e perdita del routing.

ALTIUM DESIGNER

Software di progettazione PCB con calcolatore della linea di trasmissione per progetti ad alta velocità/alta frequenza dotato delle migliori utilità di routing del settore.

I progetti ad alta velocità e ad alta frequenza richiedono un'importante considerazione dell'impedenza, con la larghezza delle tracce impostata in modo che le linee di trasmissione abbiano un'impedenza specifica. L'impedenza è correlata al ritardo di propagazione nella linea di trasmissione, il che determinerà i vincoli impostati per l’equalizzazione delle tracce nel layout PCB. Infine, le perdite sono anche correlate all'impedenza nelle linee di trasmissione. Per questo i progettisti hanno bisogno del miglior calcolatore della linea di trasmissione disponibile per poter garantire che la larghezza della traccia PCB determini con precisione l'impedenza e altre caratteristiche di integrità del segnale.

Mentre un calcolatore della linea di trasmissione PCB online può fornire un calcolo di progettazione senza perdite, questi strumenti gratuiti non sono in grado di determinare con precisione l'impedenza delle reali linee di trasmissione. Per aiutarti a produrre un layout PCB accurato, il tuo software di progettazione PCB deve offrire queste funzionalità come strumenti integrati.

Fattori che determinano l'impedenza della linea di trasmissione

L'impedenza delle linee di trasmissione viene determinata durante la creazione dello stack-up. Poter modificare i seguenti attributi del layer ti permette di avere il controllo su impedenza, perdite e ritardo di propagazione durante il routing:

  • Parte reale della costante dielettrica
  • Tangente di perdita e dispersione
  • Distanza tra la traccia e il vicino piano di riferimento
  • Spessore e rugosità della traccia di rame
  • Larghezza della traccia

Quando si progetta uno stack-up PCB, si devono impostare la disposizione e gli spessori degli strati e selezionare i materiali per il circuito stampato. Una volta prese queste decisioni, il progettista deve quindi determinare la larghezza della traccia PCB necessaria per raggiungere l'impedenza della linea di trasmissione richiesta. I calcolatori online utilizzano generalmente le equazioni di Wadell per determinare numericamente l'impedenza della linea di trasmissione. I calcolatori più semplici utilizzano le meno accurate equazioni IPC-2141. Il classico calcolatore della linea di trasmissione PCB disponibile online o in molte applicazioni di progettazione non può essere utilizzato per ottenere valori di impedenza accurati, poiché non prende in considerazione nei suoi calcoli la tangente di perdita o la dispersione. Per questo è necessaria un'utilità più accurata per queste attività.

Usa Altium Designer per la progettazione di stack-up e il calcolo dell'impedenza

L'editor di stackup PCB di Altium Designer ti consente di impostare lo stack-up necessario per il tuo progetto, nonché di eseguire calcoli di impedenza per la disposizione della traccia durante la progettazione del PCB. Il profilo di impedenza calcolato per le tracce del PCB su ogni layer prenderà in considerazione dispersione, perdite e rugosità del rame. Quello di Altium è di gran lunga il calcolatore della linea di trasmissione PCB più semplice e potente, l'ideale per progettare il tuo stack-up e determinare la larghezza della traccia richiesta dal tuo progetto.

Come utilizzare i calcoli della larghezza della traccia PCB
Il gestore di Layer stack di Altium Designer include un calcolatore della linea di trasmissione PCB integrato che ti dice tutto ciò c'è da sapere sul tuo PCB.

Come utilizzare i calcoli della larghezza della traccia PCB

La larghezza delle tracce ha un impatto diretto sulla capacità della linea di trasmissione di mantenere un'impedenza costante. Per questo la larghezza deve essere applicata ad una traccia indipendentemente dal percorso della traccia. Le larghezze delle tracce devono essere determinate su ogni layer e applicate ad una connessione specifica come regole di progettazione. Una volta determinata la larghezza della traccia necessaria per raggiungere il target di impedenza, questa deve essere impostata come regola di progettazione sulla connessione richiesta, in modo da mantenere l'integrità di segnale all'interno del progetto.

Durante il routing su layer diversi, le tracce più larghe avranno un'induttanza inferiore così da ricevere meno diafonia induttiva dalle tracce vicine. Se stai lavorando su progetto ad alta densità o hai problemi di diafonia, puoi impostare le regole di progettazione per le tue interconnessioni utilizzando una traccia leggermente più ampia. Altium Designer ti consente di selezionare le regole di progettazione adatte alle tue interconnessioni e assegnarle a connessioni specifiche in modo che le linee di trasmissione siano instradate correttamente su qualsiasi layer.

Routing interattivo delle linee di trasmissione con Altium Designer

Le funzionalità di routing interattivo di Altium Designer possono aiutarti ad automatizzare alcuni degli aspetti fondamentali del routing, permettendoti comunque di mantenere il controllo sui percorsi e le posizioni di routing. Il motore di routing di Altium Designer applica i vincoli di larghezza, di lunghezza e di spaziatura della traccia, nonché la deviazione dai piani di massa durante il routing del PCB. I risultati del calcolatore della linea di trasmissione vengono implementati dal motore di routing come vincoli, senza bisogno di dover tracciare e regolare manualmente le geometrie delle tracce su tutto il layout PCB.

Equazioni differenziali della linea di trasmissione
I risultati del calcolatore della linea di trasmissione PCB possono essere applicati come regole di progettazione nelle funzionalità di routing di Altium Designer.

Verifica e simulazione del layout PCB con Altium Designer

Gli strumenti di layout e routing di Altium Designer comprendono un motore di integrità del segnale che si interfaccia con le regole di progettazione per garantire che il comportamento del segnale sia conforme ai limiti di distorsione e di perdita del segnale. Diafonia, riflessione, terminazione, overshoot e skew possono essere misurati per segnali ad alta velocità già all'interno di Altium Designer, aiutandoti a verificare l'integrità della linea di trasmissione. Oltre a queste funzionalità integrate, le estensioni disponibili in Altium Designer consentono agli utenti di accedere ad applicazioni esterne per la simulazione di interferenze elettromagnetiche (EMI), integrità dell'alimentazione, rumore, comportamento termico e molto altro.

Un pacchetto di strumenti completo per la progettazione di PCB ad alta velocità

Altium Designer non include solo il miglior motore di routing del settore, con collegamento integrato alle tue regole di progettazione. Gli utenti di Altium Designer hanno anche accesso a una vasta libreria di componenti, a un pacchetto completo di strumenti di produzione, a funzionalità CAD per creare layout innovativi, e molto altro. Con Altium potrai creare e simulare i tuoi progetti ad alta velocità con linee di trasmissione a impedenza controllata, utilizzando gli strumenti integrati in Altium Designer o applicazioni esterne. Con il pacchetto completo di funzionalità di layout e routing per l'elettronica avanzata di Altium Designer sarai sempre all'avanguardia.

L’ambiente di progettazione integrato di Altium Designer
Altium Designer offre un pacchetto completo di funzioni di progettazione e layout PCB per l'elettronica avanzata.

La progettazione della linea di trasmissione e le utilità di routing di Altium Designer ti offrono tutto ciò di cui hai bisogno: un calcolatore avanzato, un potente motore di routing, e un sistema DRC automatizzato per aiutarti a mantenere conformità nei progetti. L'editor PCB di Altium Designer include le migliori funzionalità CAD del settore all'interno di un ambiente di progettazione unificato. Rimani all'avanguardia e crea i tuoi migliori progetti di elettronica con il pacchetto completo di funzionalità di progettazione di Altium Designer.

Altium Designer di Altium 365 offre un livello d'integrazione senza precedenti nell'industria elettronica, fino a ora relegata al mondo dello sviluppo software, consentendo ai progettisti di lavorare da casa e raggiungere un'efficienza senza precedenti.

Questo è solo un assaggio di tutto ciò che è possibile fare con Altium Designer su Altium 365. Visita la pagina del prodotto per visionare una descrizione più approfondita delle funzionalità o seguire uno dei corsi on demand.

Sull'Autore

Sull'Autore

Zachariah Peterson ha una vasta esperienza tecnica nel mondo accademico e industriale. Prima di lavorare nel settore dei PCB, ha insegnato alla Portland State University. Ha condotto la sua Fisica M.S. ricerche sui sensori di gas chemisorptivi e il suo dottorato di ricerca in fisica applicata, ricerca sulla teoria e stabilità del laser casuale. Il suo background nella ricerca scientifica abbraccia temi quali laser a nanoparticelle, dispositivi semiconduttori elettronici e optoelettronici, sistemi ambientali e analisi finanziaria. Il suo lavoro è stato pubblicato in diverse riviste specializzate e atti di conferenze e ha scritto centinaia di blog tecnici sulla progettazione di PCB per numerose aziende. Zachariah lavora con altre società del settore PCB fornendo servizi di progettazione e ricerca. È membro della IEEE Photonics Society e dell'American Physical Society.

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