インピーダンス整合と大きなトレース幅

現在、私のICの1つが50オームのトレースの使用を指定している設計に取り組んでいます。この質問への回答である「トレースの特性インピーダンス」は、このインピーダンスを得るには120 milのトレースが必要であることを示しています。

ICには18.8 milのトレース用のスペースしかないため、トレース間にスペースがないと想定しています。では、トレースインピーダンスを考慮して実際に設計するにはどうすればよいでしょうか。ボードの厚さを薄くしたり、銅の高さを大きくしたりできることは明らかですが、ある程度しかできず、多少安価に製造したいと思っています。これは通常どのように扱われますか？

私が使用しているICは、最大450 MHzで動作するMAX9382です。おそらく、400〜450 MHzで使用します。使用されているデータは、最初はアナログですが、そのICで使用するためには、デジタルになるために厳密に制限する必要があります。

4層のスタックアップを使用します。

必要なトレース幅の計算は、その下にしっかりとしたグランドプレーンがない限り意味がありません。2層設計では、トレースを反対側にルーティングする必要がある場合があります。トレースに近い場所にある場合、インピーダンスがかなり損なわれます。

450Mhzでは、確実に連続した、適切に分離された電源プレーンとグランドプレーンが必要です。これにより、ノイズ性能やEMIの問題が改善され、インピーダンス制御が向上します。4層ボードのファブ化は、2層よりもはるかに高価ではありません。

次のような4つのレイヤーを使用します。

>----------------Signal 1
8.3 mil
>----------------Ground
39 mil
>----------------Power
8.3 mil
>----------------Signal 2

間隔は、選択した銅の厚さに基づいて少し変化する可能性があります。

これにより、信号層の最終的な誘電体と銅の厚さに応じて、信号1/2の50オームトレースに10〜20milのような値が得られます。

長いトレースの一部として、非常に短いPCBトレースのインピーダンスについて心配する必要はありません。したがって、チップのすぐ隣に細いトレースがあります。しかし、トレースが任意の距離を移動する必要がある場合は、チップから離れるときにトレースの厚さを調整する必要があります。チップからトレースの幅を広げます。それは私がいつもそれが成し遂げられたのを見ている方法です。

これは、どの伝送ラインのコネクタとも異なりません。単一の短いエレメントのインピーダンスは少し小さいかもしれませんが、伝送ライン全体と比較するとわずかです。

多くの場合、トレースの幅が広すぎると、トレースの容量に問題が発生する可能性があります。トレースを薄くすると、静電容量が減少します。もちろん、トレースを細くすると、インピーダンスが台無しになります。

PCBスタックアップが異なる方法で行われ、信号層が電源/グランドプレーンに近い場合、適切なインピーダンスを維持しながら、トレースを薄くすることができます。多層PCBでは、これは信号が内層にもある場合にのみ機能し、外層に適切なインピーダンスと静電容量を持たせることが困難になります。

最終結果はすべて妥協です。私は通常、最適化されたPCBスタックアップを使用してこれらの信号を内層で実行しますが、チップに到達するために外層に移動する必要がある場合は、トレースを細く非常に短く保ちます。

2層PCBでは、狭いトレースに適切なインピーダンスを設定するのが非常に難しいため、通常は気にしません。インピーダンスが重要な場合は、少なくとも4層のPCBに行きます。

隣接する基準トレースを信号と共にルーティングできますか？経路指定されたトリプレット、またはトリプレットに適合できない場合はクイントなど、参照する平面が近くにない場合は、あなたのような状況で動作することがあると言われています。差分ペアがある場合、それはクワッドのようになり、差分ペアの両側に隣接する参照/戻りが外側にあります。同じメンターは、2層のボードは、レイヤー間のスペースのために2つの無関係なボードとして扱う必要があることを示唆しています。ルーティングされた参照/リターンは、より多くのレイヤーが存在しない場合の方法です。

差分ペアのクワッドについては間違っていました。関連するプレゼンテーションからの私のメモは、差分ペアの2つの信号の間に参照があるトリプレットを使用することを言います。この方法でインピーダンス計算をまだ探している/待っています。彼は彼らがどのRF /マイクロ波の本を探しているのか探しているそうですが、彼はそれらをたくさん持っています。

まず、それが実際の要件であるかどうかを判断します。これをどのくらいの距離に保つ必要がありますか？それはなら真剣に高速信号が（トレースの長さに比べてエッジ・レートを見て）あなたは、いくつかのシミュレーションを実行する必要があります。リンクされた質問への回答にあるハワードとジョンソンのリファレンスは、この種の事柄に関する優れたリソースです。

要件が実際の場合は、許容範囲があることを確認します（ボードファブはおそらく、要求した値の+/- 10％にしか到達しないので、それを考慮に入れてください）。

編集：あなたが今投稿したあなたの部分を見ると、あなたは「本当の要件」の領域にいます。

80psのエッジはかなり速いです！高調波が急激に低下し始める「ニー周波数」は6GHz以上です。伝播遅延が光速の約66％であると仮定すると、80psは16mmです。経験則では、遷移時間の1/4〜1/6よりも長いものはすべて伝送線路のように扱う必要があるということです。つまり、数mmよりも長いトレースはすべて！

シミュレーションを行わずに、2層ボードでこれを試してみてください。

基準面をトレースに近づけるために多層にする必要があるでしょう。これにより、トレースを薄くしてインピーダンス仕様を満たすことができます。（編集：コメントで指摘されているように、2層でそれを行うことができますが、その場合は本当に薄いボードになります！）

または、2つの層にコプレーナ導波路構造を構築して、探しているインピーダンスを提供できる場合もあります。または、終端抵抗を大きくする、つまりトレースインピーダンスを変更して一致させる、つまりトレースを細くすることを意味します。 AppCADは、これらのオプションのパラメーターを操作するのに役立ちます。

楽しいように聞こえる ：）