Cách Đọc Bảng Trở Kháng PCB

Ngay từ những ngày đầu của phần mềm ECAD, không phải tất cả các nhà thiết kế đều có quyền truy cập vào máy tính toán trở kháng đường dẫn PCB. Tuy nhiên, họ vẫn có thể cần thiết kế một PCB tốc độ cao hoặc một PCB RF, và điều đó có nghĩa là có yêu cầu về trở kháng đường dẫn. Đối với các cặp vi sai, điều này có nghĩa là có yêu cầu về trở kháng cặp vi sai, hoặc cụ thể hơn là yêu cầu về trở kháng chế độ lẻ. Dù trường hợp là gì, nếu bạn không có máy tính toán trở kháng, bạn phải dựa vào việc đo lường, hoặc một số bộ dữ liệu khác để có được giá trị chính xác cho chiều rộng đường dẫn trên PCB của mình.

Nếu bạn muốn bỏ qua hoàn toàn trở kháng, bạn chỉ cần sử dụng một kỹ thuật lỗi thời như gán một quy tắc chiều dài quan trọng cho mỗi mạch. Nếu bạn muốn độ chính xác, đây là lúc các nhà sản xuất sẽ tham gia. Một số nhà sản xuất có thể cung cấp một bộ xếp chồng tiêu chuẩn có thể được sử dụng cho nhiều thiết kế khác nhau. Miễn là không cần đến vật liệu đặc biệt, bộ xếp chồng tiêu chuẩn có thể được sử dụng cho nhiều hệ thống khác nhau, bao gồm cả PCB tốc độ cao. Và để truyền đạt chiều rộng đường dẫn cần thiết cho các giá trị trở kháng khác nhau, nhà sản xuất có thể cung cấp một bảng trở kháng.

Bảng Trở Kháng Đường Dẫn là gì?

Một bảng trở kháng PCB sẽ cung cấp chiều rộng đường dẫn cần thiết để có một giá trị trở kháng mục tiêu trên một bộ xếp chồng tiêu chuẩn. Đối với các cặp vi sai, cũng có một giá trị khoảng cách được đưa ra. Các nhà sản xuất cung cấp bảng trở kháng đường dẫn như một hướng dẫn cho các nhà thiết kế cần thực hiện trở kháng kiểm soát trong PCB của họ. Chúng rất dễ đọc, và các giá trị trong bảng trở kháng đường dẫn có thể được sử dụng để tạo ra các quy tắc thiết kế trong hệ thống CAD của bạn. Một ví dụ về bảng trở kháng cho một PCB 8 lớp được hiển thị dưới đây.

Tất cả các bảng trở kháng PCB đều có một số đặc điểm chung:

• Họ thường liệt kê một thông số trở kháng đơn cuối (và có thể là một trở kháng chênh lệch) cho mỗi lớp
• Chúng sẽ được cung cấp tương ứng với một bộ xếp chồng tiêu chuẩn cụ thể, hoặc nhà sản xuất có thể cung cấp dữ liệu đo lường cho một bộ xếp chồng tùy chỉnh
• Một số nhà sản xuất sẽ bao gồm giá trị mất mát cho mỗi lớp trong bảng trở kháng
• Bảng trở kháng thường chỉ có các giá trị trở kháng tiêu chuẩn, như 50 Ohms đơn cuối hoặc 100 Ohms chênh lệch

Cách Tạo Bảng Trở Kháng PCB

Nếu bạn đang áp dụng phương pháp điều khiển điện môi để thiết kế bộ xếp chồng của mình, bạn sẽ sử dụng một máy mô phỏng hoặc máy tính với dữ liệu Dk từ bảng dữ liệu để tính toán trở kháng trên mỗi lớp. Lựa chọn khác là đo trở kháng trên mỗi lớp từ một phiếu thử nghiệm. Các nhà sản xuất sẽ làm điều tương tự, họ chỉ cung cấp dữ liệu này cho các nhà thiết kế để nhà thiết kế không cần phải thực hiện các mô phỏng, tính toán, hoặc đo lường này một mình.

Các bộ xếp chồng lớp tiêu chuẩn thường sử dụng một loại điện môi phổ biến mà nhà sản xuất rất quen thuộc. Điều này có nghĩa là họ có thể đã có rất nhiều dữ liệu đo lường cho bộ vật liệu cụ thể đó, đặc biệt nếu các trở kháng yêu cầu là các giá trị phổ biến. Nếu họ không có dữ liệu đo lường sẵn có, nhưng họ cung cấp bảng trở kháng, họ có thể xác định điều này từ một công cụ mô phỏng như Simbeor hoặc Ansys.

Khi các tham số S được đo, chúng được ghi lại dưới dạng một quang phổ. Một ví dụ được hiển thị bên dưới. Khi mất mát được cung cấp trên một bảng trở kháng, nó không bao giờ được cung cấp dưới dạng một quang phổ. Nó thường được cung cấp tại một tần số cụ thể, thường là 5 hoặc 10 GHz.

Độ Chính Xác Đơn Cuối So Với Chênh Lệch

Một điều mà tôi đôi khi thấy trong bảng trở kháng là sự nhầm lẫn về trở kháng chênh lệch trên cùng một lớp với trở kháng đơn cuối. Ví dụ, trở kháng chênh lệch và trở kháng đơn cuối trên cùng một lớp có thể được trích dẫn như dưới đây.

Bạn có nhận ra lỗi trong bảng trên không?

Lỗi ở đây nằm ở hai hàng đầu tiên. Trở kháng chênh lệch được coi là bằng gấp đôi trở kháng đơn, điều này không chính xác. Trở kháng đơn là trở kháng đặc trưng, trong khi trở kháng chênh lệch luôn gấp đôi trở kháng lẻ.

Như bạn đã biết từ một bài viết khác, trở kháng lẻ thường rất khác biệt so với trở kháng đơn, và sự chênh lệch 10% hoặc 20% là phổ biến. Nếu bạn thấy một mục nhập như được hiển thị ở hàng đầu tiên trên, có khả năng mục nhập đó không chính xác.

Ngoại lệ là trên các lớp mỏng. Khi độ dày lớp (H) nhỏ hơn nhiều so với khoảng cách giữa các dấu vết trong cặp chênh lệch (S), thì trở kháng lẻ có thể rất giống với trở kháng đặc trưng. Đây là tình huống điển hình trên các lớp mỏng, như những lớp được tìm thấy trong bảng mạch HDI.

Bạn có nên sử dụng bảng trở kháng không?

Tôi nghĩ bảng trở kháng hữu ích như một phương tiện kiểm tra so với cấu trúc xếp chồng bạn thiết kế trong công cụ CAD của mình. Tuy nhiên, nếu bạn muốn trở thành chuyên gia thiết kế tốc độ cao, thì bạn cần học cách tận dụng phần mềm thiết kế PCB của mình để tính toán trở kháng dấu vết sử dụng thông tin từ bảng dữ liệu vật liệu PCB. Hãy tham gia tích cực ngay từ đầu thiết kế của bạn và bạn sẽ sẵn sàng chinh phục các hệ thống số và RF tiên tiến hơn.

May mắn thay, bạn không phải đoán chiều rộng dấu vết cần thiết để đạt được mục tiêu trở kháng, chỉ cần sử dụng máy tính trở kháng PCB hoàn toàn tích hợp trong Altium Designer®. Để thực hiện sự hợp tác trong môi trường đa ngành nghề ngày nay, các công ty đổi mới đang sử dụng nền tảng Altium 365™ để chia sẻ dữ liệu thiết kế một cách dễ dàng và đưa dự án vào sản xuất.

Chúng tôi mới chỉ khám phá bề mặt của những gì có thể thực hiện với Altium Designer trên Altium 365. Bắt đầu dùng thử miễn phí Altium Designer + Altium 365 ngay hôm nay.