Ce que tout concepteur de PCB doit savoir sur l'impédance des pistes avec Eric Bogatin

La conception de PCB commence par être une affaire relativement simple : vous créez un contour rectangulaire, attribuez des empreintes de composants, exécutez des traces et videz certains fichiers Gerber à envoyer à l'usine. Ensuite, à mesure que vous gagnez en expérience et que vous commencez à essayer des circuits plus difficiles, en vous plongeant dans les alimentations à découpage, le numérique haute vitesse et l'analogique à faible bruit, les choses deviennent progressivement plus difficiles ; et nous n'avons même pas encore parlé de conception RF ou micro-ondes, où les choses peuvent devenir tout simplement étranges du point de vue d'un non-initié. [Robert Feranec] n'est pas étranger à de telles questions, et il a fait équipe avec l'un des plus grands experts (et l'un des héros personnels de l'électronique de ce scribe) en matière d'intégrité du signal, [Prof. Eric Bogatin] pour une analyse approfondie du comment et du pourquoi de la conception à impédance contrôlée.

Une partie intéressante de la discussion est de savoir pourquoi 50 Ω est-il si répandu ? La réponse est d’abord historique. Dans les années 1930, les câbles coaxiaux nécessaires aux applications radio étaient conçus pour minimiser les pertes de transmission, en utilisant des dimensions raisonnables et une isolation en polyéthylène, l'impédance était de 50 Ω. Deuxièmement, lors de la conception de traces de PCB pour un coût raisonnable, il existe un compromis entre la consommation d'énergie et l'immunité au bruit.

En règle générale, la réduction de l'impédance augmente l'immunité au bruit au prix d'une consommation d'énergie accrue, et une impédance plus élevée va dans l'autre sens. Vous devez équilibrer cela avec les largeurs de trace, la séparation et la densité de routage globale que vous pouvez tolérer.

Une autre histoire amusante était celle où Intel concevait un bus à grande vitesse pour les interfaces graphiques, créait une simulation d'une structure de bus typique et paramétrait les constantes physiques, telles que la largeur des lignes de trace, l'épaisseur diélectrique, les tailles de via, etc., qui étaient viables. avec des usines de fabrication de PCB à faible coût. Ensuite, en utilisant une simulation Monte Carlo pour exécuter 400 000 simulations, ils ont localisé le point idéal. Étant donné que la conception des vias compatible avec les règles de conception des usines bon marché aboutissait souvent à une impédance caractéristique des vias assez faible, il a été recommandé de réduire l'impédance de trace de 100 Ω à 85 Ω différentiels, plutôt que d'essayer de modifier la géométrie du via pour l'amener. jusqu'à correspondre à la trace. Truc amusant!

Nous l'admettons, la vidéo date du début de l'année et est très longue, mais pour des concepts de base aussi importants en conception numérique à haut débit, nous pensons que cela vaut bien votre temps. Nous avons certainement retenu quelques informations utiles !

Maintenant que nous avons cloué la construction du PCB, pourquoi revenir en arrière et aller vérifier ces câbles ?