PCB terkait erat dengan kehidupan kita, merancang tumpukan lapisan untuk papan sirkuit tercetak (PCB) melibatkan banyak kendala. Desain berkecepatan tinggi membutuhkan kontrol parameter yang cermat seperti kapasitansi antarbidang, impedansi, dan crosstalk. Bahkan pada PCB yang lebih lambat, penumpukan memengaruhi karakteristik penting seperti kapasitansi lembaran antar bidang.
Banyak pertimbangan stackup dapat dihitung secara manual atau dimodelkan dalam perangkat lunak desain sirkuit untuk mensimulasikan impedansi PCB. Namun, alur kerja desain stackup altium Designer mencakup penghitungan impedansi PCB, menghilangkan kebutuhan akan kalkulator stackup pcb eksternal. Manajer tumpukan lapisan dan mesin perutean Altium menyertakan pemecah lapangan untuk menyetel impedansi di seluruh tumpukan papan. Kalkulator stackup pcb terintegrasi ini merampingkan pengoptimalan impedansi untuk desain berkecepatan tinggi.
Menghitung Impedansi dalam Tumpukan PCB
Impedansi PCB tergantung pada geometri jejak, bahan, dan konfigurasi lapisan. Perhitungan impedansi yang akurat memerlukan perhitungan perbedaan antara topologi jejak yang digabungkan tepi, tertanam, dan offset. Parameter pemodelan seperti kekasaran permukaan tembaga dan dispersi dielektrik meningkatkan hasil.
Rumus Impedansi IPC-2141
Seperti banyak bidang teknis, desain stackup PCB bergantung pada persamaan standar untuk menghitung parameter. Komputasi impedansi jejak membutuhkan pertimbangan sifat dielektrik substrat dan bentuk jejak. Sebagian besar kalkulator sederhana memperkirakan impedansi menggunakan persamaan microstrip dan stripline IPC-2141.
Namun, rumus IPC-2141 memiliki akurasi ±7%. Hal ini membuatnya tidak cocok untuk desain berkecepatan tinggi dengan kecepatan pensinyalan multi-GHz. Pemodelan yang lebih canggih diperlukan, tetapi hanya sedikit kalkulator penumpukan pcb yang menawarkan kemampuan ini.
Pemodelan Impedansi Stripline
Persamaan impedansi menunjukkan bahwa geometri dan substrat stripline memengaruhi impedansinya. Karena konstanta dielektrik muncul dalam rumus, memilih bahan PCB yang tepat sangat penting untuk mencapai impedansi target. Tetapi jejak permukaan seperti pandu gelombang coplanar membutuhkan lebih dari sekadar kalkulator dasar.
Setelah memilih tumpukan lapisan, perancang berkecepatan tinggi menggunakan pemecah lapangan untuk menentukan dimensi dan jarak jejak yang diperlukan untuk mencapai target impedansi tertentu.
Kalkulator Impedansi Terintegrasi Altium Designer
Layer Stack Manager Altium Designer mengintegrasikan kalkulator impedansi ke dalam alur kerja desain stackup PCB. Pemecah lapangan menghitung impedansi jejak berdasarkan parameter stackup dunia nyata.
Manfaat meliputi:
- Menyetel impedansi jejak dengan memodifikasi tumpukan lapisan
- Menyempurnakan desain stackup untuk meningkatkan kinerja impedansi
- Akuntansi untuk efek dielektrik yang bergantung pada frekuensi
- Mengevaluasi tradeoff antara impedansi, emisi, dan integritas sinyal
Altium Designer menggabungkan kalkulator tumpukan pcb dengan perutean otomatis cerdas dan antarmuka yang digerakkan oleh batasan. Ini memfasilitasi perancangan tumpukan PCB yang dikendalikan impedansi.
Pentingnya Jarak Lapisan dan Dielektrik
Jarak antar lapisan (H di atas) secara signifikan memengaruhi impedansi. Saat mengembangkan PCB berkecepatan tinggi, menjaga integritas penumpukan sangat penting untuk:
- Kapasitansi antarbidang untuk distribusi daya
- Meminimalkan induktansi loop dan crosstalk
- Pemodelan impedansi mode genap/ganjil
Persamaan juga menunjukkan konstanta dielektrik mempengaruhi impedansi. Kalkulator penumpukan pcb yang akurat harus memodelkan konstanta dielektrik yang bergantung pada frekuensi dan garis singgung kerugian. Ini menangkap pengaruhnya pada kopling dan impedansi.
Kalkulator Impedansi PCB Terintegrasi
Karena PCB menjadi lebih cepat dan lebih kompleks, desainnya memerlukan kontrol impedansi, analisis crosstalk, dan penyetelan kapasitansi. Pemodelan impedansi yang kuat sangat penting untuk kinerja berkecepatan tinggi.
Sementara kalkulator dasar memperkirakan impedansi dari geometri jejak, integrasi ke dalam alur kerja desain diperlukan untuk membuat tumpukan yang dikendalikan impedansi yang sukses. Rumus mandiri tidak dapat memperhitungkan semua efek dunia nyata.
Altium Designer mengintegrasikan kalkulator tumpukan pcb canggih ke dalam lingkungan desain PCB terpadu. Hal ini memungkinkan desainer untuk membuat pengorbanan yang tepat antara impedansi, emisi, integritas sinyal, kemampuan manufaktur, dan pertimbangan lainnya. Hasil akhirnya adalah PCB yang dioptimalkan untuk aplikasi target.
Altium untuk Desain Stackup Berkecepatan Tinggi
PCB awal berfungsi terutama untuk menghubungkan komponen yang relatif sederhana dan menyediakan distribusi daya. Ketika sirkuit tumbuh lebih kompleks, kontrol impedansi yang tepat menjadi penting untuk kualitas sinyal. Ini mendorong permintaan untuk papan 50 ohm.
Pemodelan Impedansi PCB
Impedansi jejak tergantung pada geometri, bahan, pelapisan, dan faktor lainnya. Setiap jenis jejak – digabungkan, disematkan, atau diimbangi – memerlukan pemodelan khusus untuk impedansi yang akurat. Kalkulator dasar tidak dapat memperhitungkan kekasaran permukaan atau dispersi dielektrik, yang menyebabkan hasil yang salah.
Antarmuka Stackup yang Dapat Disetel Altium
Desain impedansi terkontrol memerlukan daya terintegrasi dan bidang tanah. Bidang tanah menyediakan jalur pengembalian impedansi rendah, sedangkan bidang daya mendistribusikan daya bersih. Tumpukan harus menyeimbangkan penempatan dan ketebalan bidang dengan hati-hati.
Altium Designer menyetel tumpukan PCB untuk impedansi dan kinerja target. Ini menggabungkan lapisan pemodelan, dielektrik, dan geometri dengan perutean cerdas dan pemeriksaan aturan desain. Alur kerja yang kohesif ini memungkinkan merancang tumpukan berkecepatan tinggi yang dioptimalkan.
Singkatnya, merancang tumpukan PCB untuk aplikasi berkecepatan tinggi atau dikontrol impedansi memerlukan alat pemodelan canggih. Kalkulator mandiri tidak memiliki kecanggihan yang dibutuhkan untuk tuntutan modern. Altium Designer mengintegrasikan kalkulator tumpukan pcb ke dalam alur kerja desain PCB terpadu. Hal ini memungkinkan pengoptimalan tumpukan dengan membuat pilihan yang tepat antara pertimbangan listrik, mekanik, dan manufaktur utama. Hasil akhirnya adalah PCB yang sesuai yang dioptimalkan untuk aplikasi yang dimaksudkan.
