O que é Impedância Controlada?

Neste guia, você encontrará todas as informações que procura sobre impedância controlada na indústria de PCBs.

Continue lendo para aprender mais.

O que é a Impedância?

Impedância refere-se à soma de valores de resistência e valores de reatância experimentados em um caminho elétrico.

Você descobre que o valor da impedância é expresso em ohms, assim como os parâmetros individuais de resistência e reatância.

A resistência é uma medida da oposição de um condutor ao movimento da corrente através dele. A reatância também é uma medida de oposição ao movimento da corrente.

No entanto, a reatância surge devido ao valor da indutância do condutor e capacitância intrínseca e sua interação com os valores de corrente e tensão de mudança.

Qual é a diferença entre resistência e impedância em PCBs?

Enquanto a resistência no caminho do sinal contribui para o valor de impedância exibido pelo PCB, as duas são medidas diferentes.

Tanto a impedância quanto a resistência se manifestam como oposição ao movimento do sinal em um circuito e são medidas usando a unidade ohm.

Algumas diferenças importantes entre resistência e impedância como experimentadas em um PCB incluem:

• A impedância ocorre apenas em placas de circuito impresso que utilizam apenas corrente alternada.

A resistência também pode ser observada em circuitos de corrente contínua ao lado de circuitos CA.

• A resistência é uma reação inerente para se opor ao movimento da corrente através de um condutor. A impedância é uma resposta desenvolvida que se opõe ao movimento da corrente devido à resistência, indutância e capacitância de um condutor.
• Os valores de impedância para PCBs quando expostos a ondas eletromagnéticas podem descrever a energia armazenada e gerada.

Sob condições semelhantes, o valor da resistência só pode descrever a potência dissipada.

• A resistência é medida apenas em valores reais, enquanto a impedância pode assumir valores reais e irreais.
• Você também descobre que, embora ambas as medições tenham magnitude, apenas a impedância pode ser fornecida como um ângulo de fase.

O que é controle de impedância em PCBs?

PCB controlado por impedância refere-se ao gerenciamento de impedância experimentado em PCBs, especialmente aqueles que utilizam corrente alternada com valores aumentados de velocidade.

PCB controlado por impedância

Placas de circuito impresso com tais características apresentam tensões e fontes de corrente inconsistentes com picos frequentes.

Controlar o valor da impedância em tais cenários ajuda a manter a eficiência de um PCB.

Caso contrário, a placa de circuito impresso sofrerá baixa qualidade de sinal devido à interferência do sinal.

Você encontra a funcionalidade da placa muito prejudicada como resultado.

Quais são as considerações de projeto no controle da impedância de um PCB?

Você percebe que para controlar a impedância em uma placa de circuito impresso, você tem que fazer adaptações no projeto.

As alterações de design visam ajustar a intensidade do sinal e diminuir a vulnerabilidade do PCB à interferência de ruído.

O tempo e a velocidade dos sinais podem alterar os níveis de tensão e corrente e, portanto, precisam ser controlados.

Além disso, ao fazer alterações no projeto para controlar a impedância, os valores de impedância para a fonte e o alvo do sinal precisam ser monitorados.

Além disso, os periféricos de conexão, como cabos, também exibem impedância que precisa ser levada em consideração nos esforços de controle.

Também é importante definir o nível de tolerância dentro do qual a impedância exibida pode ser acomodada.

Ao projetar o PCB, a realização de simulações pode ajudá-lo a identificar os níveis de impedância que provavelmente serão experimentados.

As simulações podem ser realizadas com um prato de diferentes combinações de materiais para determinar o menos afetado.

As propriedades dielétricas dos materiais influenciam o nível de impedância.

Consequentemente, você pode usar materiais com propriedades dielétricas com a menor suscetibilidade à impedância.

Além disso, a espessura do material pode ser variada como uma medida estendida.

Como é a impedância característica de um PCB?

A impedância característica de um PCB também é chamada de impedância de surto.

A transferência de sinal em uma placa de circuito impresso ocorre ao longo de um caminho de transmissão.

A impedância característica se manifesta neste caminho como uma relação amplitudinal do valor de corrente ou tensão de uma onda individual.

Você descobre que a razão é estabelecida para a onda dada a falta de reflexões na direção oposta.

Além disso, a impedância característica pode ser fornecida como o valor de impedância na fonte de um sinal com um caminho indefinido.

O que determina a impedância característica de um PCB?

Para controlar com sucesso a impedância, como a impedância característica em PCBs, é fundamental estabelecer uma causa.

Para impedância característica, você descobre que a natureza e o tipo de materiais juntamente com seu tamanho são as principais influências.

A área da superfície em vez do comprimento do material é considerada quando se trata de tamanho.

A transferência de carga é habilitada sem ter que ser dissipada na mesma linha de ação.

Quando o caminho é indefinido, a impedância característica é determinada como um caminho não refletivo estendido.

Qual é a linha de transmissão em relação à impedância em PCBs?

A linha de transmissão refere-se ao caminho da ação da impedância em uma frequência definida em um PCB.

Ao longo desta linha, o valor da impedância é estabelecido como uma interação dos valores de tensão e corrente de uma forma de onda.

Além disso, uma formação de onda refletida pode ser transmitida ao longo deste caminho.

Quando isso acontece, a onda refletida viaja ao longo da linha de transmissão na direção oposta à impedância.

No entanto, o comprimento da linha de transmissão não influencia as características de impedância.

Como uma linha sem perdas se relaciona com a linha de transmissão no controle de impedância em PCBs?

Uma linha sem perdas é essencialmente uma linha de transmissão.

No entanto, uma linha sem perdas ao contrário de uma linha de transmissão não tem instância de perda atribuída a propriedades dielétricas.

Além disso, não apresenta nenhuma forma de resistência de linha.

Consequentemente, para uma linha sem perdas em um caminho de transmissão de PCB, os níveis condutivos respondem perfeitamente.

Da mesma forma, as camadas de substrato exibem propriedades dielétricas ideais.

A este respeito, a frequência tem pouco efeito na impedância ao longo da linha sem perdas.

Como resultado, o elemento resistivo do PCB pode ser expresso como puro.

Como a impedância é controlada em traços de PCB?

Triângulo de impedância

Traços de PCB são modificados para gerenciar os níveis de impedância, especialmente quando usados ​​para transmissão de sinais de alta frequência.

A preocupação é garantir valores de impedância correspondentes para ambas as extremidades de transmissão e recepção.

O comprimento do caminho condutor influencia os níveis de frequência do PCB.

Conseqüentemente, alterar os parâmetros de rastreamento determinará os valores de impedância da placa.

Esses parâmetros incluem o comprimento do traço, sua espessura, o espaçamento entre os traços, sua largura e até mesmo a altura.

Você descobre que uma correspondência de impedância em uma placa de circuito é melhor tratada em uma placa nua.

Uma placa de circuito impresso preenchida apresentará dificuldade na correspondência de impedância devido aos diferentes valores de tolerância dos componentes.

Além disso, as diferentes propriedades térmicas dos componentes podem resultar em diferentes respostas às mudanças de temperatura.

Consequentemente, o efeito da impedância pode assumir uma natureza inconsistente.

Como esses componentes estão conectados à pista condutora, você pode atribuir erroneamente problemas de impedância aos componentes.

Portanto, embora você possa substituir os componentes, isso se tornará um assunto caro quando vários componentes estiverem envolvidos.

Quais aplicações requerem controle de impedância em PCBs?

Nem todas as aplicações de PCB requerem impedância controlada.

O controle de impedância é necessário principalmente para aplicações onde a velocidade de transmissão do sinal é fundamental.

No entanto, muitas tecnologias atuais, independentemente do setor, consideram a velocidade um aspecto essencial.

Algumas das aplicações comuns que requerem PCBs com impedância controlada incluem:

• Circuitos analógicos e digitais usados ​​para telecomunicações.
• Placas de circuito impresso em dispositivos usados ​​para processar sinais gráficos e de vídeo.
• Circuitos elétricos para processos de engenharia de controle.
• Aparelhos domésticos, como comunicadores de RF, telefones celulares e televisores.
• Módulos de controle para processos automatizados.
• Aparelhos elétricos, como câmeras, impressoras e consoles de jogos.

Como a impedância é controlada em um PCB multicamada?

Para a PCBs multicamadas, o controle de impedância depende da abordagem de empilhamento.

Você encontrará a disposição das camadas condutoras em uma placa de circuito multicamada útil para controlar a impedância.

PCBs multicamadas têm camadas condutoras e não condutoras.

PCB multicamada

Os níveis condutores em um PCB multicamadas são designados como planos de sinal, planos de terra e planos de potência.

Os planos de aterramento e potência fornecem caminhos para a corrente de e para os componentes.

Para garantir a qualidade do sinal com interferência limitada, os planos de energia e terra são normalmente colocados em camadas adjacentes aos planos de sinal.

Você descobre que quando o VCC e o terra estão empilhados ao lado de planos de sinal, eles agem como escudos frustrando manifestações de impedância.

Além disso, o ajuste da espessura do substrato usado entre as camadas condutoras fornece um buffer contra a interferência do sinal.

O que é um dielétrico controlado no controle de impedância de PCB?

O controle de impedância em PCBs inclui medidas postas em prática para conter o movimento do fluxo elétrico devido à indutância, resistência e capacitância.

Algumas das técnicas usadas incluem o ajuste dos recursos do traço, como largura e espessura do traço.

Também importantes no controle dos valores de impedância em um PCB são as características do laminado, como espessura e propriedades dielétricas.

Você pode ajustar as características do material do substrato em um PCB para obter controle sobre a impedância geral da placa de circuito.

Quando isso acontece, você executou o controle dielétrico.

O que é um cupom de teste no controle de impedância de PCBs?

Um cupom de teste é um clone de PCB com a mesma forma de construção de um PCB fabricado usado para teste de impedância.

Um cupom de teste é usado devido ao valor da impedância ser dependente de vários aspectos.

Isso inclui os parâmetros de rastreamento, configuração da camada e propriedades do laminado.

Você acha que realizar um teste de impedância em cada PCB fabricado é um assunto caro.

Consequentemente, um cupom de teste modelado no PCB real que está sendo fabricado oferece uma solução mais barata.

A semelhança estende-se ao número de planos e características do traço.

Por que um cupom de teste é útil para estabelecer o controle de impedância para PCBs?

O uso de cupons de teste é preferível ao teste de placas de circuito impresso individualmente por vários motivos.

Alguns dos motivos por trás do uso de cupons de teste incluem:

• Para uma determinada placa de circuito impresso, você acha difícil acessar as camadas internas. Consequentemente, testar seus traços para valores de impedância é problemático.

No entanto, um design de cupom de teste é explodido para permitir fácil acesso à camada.

• Com uma placa de circuito impresso, a interconexão de camadas separa os planos de sinais do VCC e dos planos de potência.

Portanto, você acha que a falta de interconexão apresenta uma deficiência que pode refletir em resultados de medição imprecisos.

• As trilhas condutoras em PCBs são padronizadas para se ajustarem à superfície da camada.

No entanto, o teste em pistas individuais é realizado quando elas são dispostas em linha reta.

Extrair faixas retas de PCBs será destrutivo. Os cupons de teste, por outro lado, são fornecidos para esse propósito.

• Um PCB com duas ou mais camadas condutoras emprega o uso de via rede para fornecer conexões entre camadas.

Você encontra vias sofisticam o processo de teste, tornando-o uma tarefa impossível.

Os cupons de teste eliminam vias em vez de criar caminhos contínuos.

Como você pode medir a impedância controlada?

A medição de impedância pode ser guiada pela combinação de uma variedade de sistemas e processada.

Abordagens comuns para medição de impedância incluem o uso de um analisador de rede e um sistema de teste para impedância controlada.

Você também pode realizar um teste de laboratório usando um refletômetro no domínio do tempo.

O processo de medição de impedância usando um analisador de rede é uma tarefa bizantina que requer altos níveis de habilidade.

No entanto, o sistema de teste para impedância controlada usando um reflectômetro no domínio do tempo é mais comumente usado.

O refletômetro no domínio do tempo pode ser conduzido com segurança e confiabilidade sem a necessidade de habilidades especiais.

Além disso, oferece alto rendimento com interpretação simples, traçando um gráfico comparando os valores de impedância com o comprimento do cupom.

Para usar um refletômetro no domínio do tempo, um sinal elétrico escalonado é acelerado através do cupom de teste.

O sinal é enviado através de um cabo cuja impedância é controlada.

Valores de impedância variáveis ​​são registrados pelo refletômetro através da captura de reflexões.

PCB de impedância controlada

Como as configurações diferencial e coplanar se comparam no controle de impedância em PCBs?

As configurações diferenciais e coplanares envolvem formações de trilhas nas camadas condutoras das placas de circuito impresso.

Essas formações são fornecidas para fornecer interferência de sinal limitada na superfície condutora.

Você descobre que o uso de configuração diferencial em um PCB envolve um emparelhamento de trilhas condutoras entre os preenchimentos da placa.

Ter dois caminhos em vez de um minimiza a interferência produzida.

Além disso, um design de pista dupla oferece melhor proteção contra interferências.

A configuração coplanar é fornecida de tal forma que, em vez de uma criação de campo na superfície, o efeito é sentido aéreo.

O campo resulta da interação da pista condutora com o avião.

Com este projeto, a camada não condutora exibe menos perda de sinal em valores de frequência elevados.

Você descobre que a configuração coplanar aumenta as propriedades dielétricas de materiais de substrato não cerâmicos.

Por exemplo, quando usadas em placas que empregam substratos FR – 4, essas placas podem sustentar operações em níveis de frequência maiores.

O que orienta o emparelhamento de rastreamento em uma configuração diferencial para controle de impedância em PCBs?

Apenas ter duas pistas condutoras paralelas uma à outra não é suficiente para um controle de impedância eficaz.

Como resultado, o emparelhamento de rastreamento na configuração diferencial deve ser definido de uma determinada maneira.

O casamento subsequente dos traços é essencial para alcançar o controle de impedância desejado.

As seguintes instruções orientam a colocação das pistas condutoras:

• O emparelhamento do caminho condutor deve ser idêntico com parâmetros semelhantes de comprimento, largura e espaçamento. O espaçamento neste caso é com outros pares de trilhas.
• O espaço entre as formações de caminho de sinal duplo requer uma tolerância muito estreita. Quanto menor o espaço, melhor.
• Você também acha que o espaçamento fornecido para a formação de trilha dupla deve ser mantido ao longo do comprimento do padrão condutivo.

O que é impedância de terminação única em um PCB?

A impedância de terminação simples refere-se à impedância tomada para um determinado comprimento de pista.

Para estabelecer a impedância de terminação única, o valor de impedância necessário para garantir o controle é determinado.

Você encontra os requisitos do caminho condutor, a contagem de camadas e a composição do material como os principais determinantes.

PCB de lado único

A estrutura do PCB é então fornecida de acordo com a impedância necessária.

Para determinar a impedância de extremidade única, um caminho individual é identificado a partir do conjunto. Você observa que o caminho condutor selecionado está desacoplado.

A impedância de extremidade única está sujeita à espessura do laminado, suas propriedades dielétricas e as características do caminho, como largura e espessura.

Você também descobre que a permissividade e a espessura do acabamento vitrificado usado sobre o padrão condutor influenciam a impedância de extremidade única.

A falta de controle de impedância em PCBs pode interferir na integridade do sinal?

As falhas de integridade do sinal podem resultar de impedância incompatível.

Ao combinar a impedância, o valor de entrada da impedância precisa corresponder ao valor de saída em um caminho de transmissão.

Além disso, o processo de correspondência deve ser tratado com consciência para evitar o desenvolvimento de impedância parasitária.

A falha em corresponder corretamente a impedância pode resultar em deficiências de sinal, como super e sub-disparo.

Além disso, as bordas da forma de onda do sinal podem desenvolver toques ou cascatas.

Um ajuste de resistor pode ser usado para corrigir a anomalia do sinal se não estiver relacionado à ferramenta de medição.

Quais abordagens são usadas para correspondência de impedância em PCBs?

Existem duas abordagens comuns que você pode usar para combinar a impedância em placas de circuito orientado.

A correspondência de impedância é útil para garantir que a qualidade dos sinais transacionados em PCBs seja impecável.

Os dois métodos são a correspondência de terminação em série e em paralelo.

No casamento de terminação em série, o valor da impedância da entrada precisa ser menor do que ao longo do caminho de transmissão.

Para combinar a impedância, um resistor é usado entre a fonte de entrada e o caminho de transmissão.

Quando isso acontece, os valores de impedância na saída podem ser combinados com os da entrada.

Você descobre que o valor de resistência contribuído pelo resistor é somado com a impedância no caminho de transmissão.

Conseqüentemente, qualquer sinal espalhado é abafado pela carga do resistor na terminação do caminho de transmissão.

A correspondência de terminação em série é favorecida por suas demandas de energia reduzidas.

Além disso, você não precisa de várias conexões de carga no circuito.

Como resultado, o valor de impedância registrado não é adicionado apenas com o valor do resistor para lidar.

A correspondência de terminais paralelos é usada quando a fonte de sinal de entrada do PCB exibe um valor de impedância menor do que o caminho de transmissão.

Assim, para combinar as cargas de entrada e saída, uma carga paralela de resistência é conectada ao caminho.

A dispersão de sinal esperada no final da linha é assim limitada.

Você encontra uma ou duas fontes de carga que podem ser usadas dependendo da impedância do caminho.

Uma única fonte de carga corresponderá à impedância, enquanto duas fontes de carga duplicarão cada uma a impedância do caminho.

Executar uma partida paralela é muito mais fácil.

Qual é a diferença entre impedância de modo ímpar e modo par em PCBs?

A impedância de modo ímpar é a impedância tomada para uma única linha de traço que está em formação dupla.

Para medir corretamente este valor, a linha não testada deve ser acionada por sinal com magnitude semelhante e de polaridade reversa.

O valor da impedância diferencial é geralmente o dobro da impedância do modo ímpar.

A impedância do modo par também toma o valor medido de uma única linha de traço em dupla formação.

No entanto, neste caso, ambas as linhas são drivers.

Você descobre que o valor da impedância do modo comum é metade do valor do modo par.

A impedância comum é uma medida de ambas as linhas em uma formação de pareamento acionado.

Quando os valores de impedância ímpar e par são importantes?

Considere a geração de ruído quando um pareamento de linha acionado por sinal é estabelecido em um PCB.

Há necessidade de sustentar sinais com qualidade decente e com pouca ou nenhuma interferência.

Consequentemente, os caminhos de deslocamento do sinal devem ser terminados apropriadamente.

A terminação correta envolverá o estabelecimento de uma impedância de modo ímpar no sinal de entrada.

Ao contrário, o ruído será combinado com o valor do modo par.

Além disso, você pode utilizar dois resistores aterrados para estabelecer uma impedância de modo uniforme para a terminação da linha.

Um resistor extra conectado em série com os outros dois pode aumentar a impedância necessária.

Quando um terceiro resistor é usado, ele é blindado de sinais com características de modo par.

Você descobre que o sinal do modo par através do emparelhamento de linha é semelhante, impedindo o fluxo de carga através do resistor.

Ao contrário, quando combinado com a impedância do modo ímpar, é mantido em zero.

Caso contrário, um arranjo paralelo onde o valor do resistor é metade do valor da impedância do modo par pode ser feito.

Aqui, é criada uma forma simultânea de terminar os sinais transmitidos.

Você acha que essa abordagem se aplica ao modo par, bem como ao modo ímpar.

O controle de linhas de impedância pode reduzir o toque e a reflexão em PCBs?

Para uma PCB operacional, espera-se que a transferência de sinal dentro da placa seja absorvida como uma carga.

Placa de circuito impresso com controle de impedância

 No entanto, a transferência de sinal não é um processo perfeito levando a liberações de energia perdida.

Você descobre que essas liberações viajam de volta ao longo do caminho condutor até seu ponto de origem.

Quando isso acontece, há um resultado ressonante aleatório que não é característico.

Você pode remediar esta situação controlando a impedância das linhas de rastreamento tornando-as mais curtas, por exemplo.

Caso contrário, você experimentará interferência de sinal cuja magnitude varia com o tamanho da reflexão.

Um caminho elétrico curto subjuga o sinal refletido devido à forma de onda da transmissão original.

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