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了解微带线与带状线的不同PCB层配置

日落时分在66号公路上走长途公路的照片

我是那种喜欢乡间小路的人。如果可以选择的话,我宁愿开车走遍整个乡村,而不是通过州际公路直接到达我的目的地。如果我早50年出生,我就会成为66号公路上开车的典型代表。然而,我为了欣赏令人惊叹的风景而选择更具挑战性的路线的热情也有缺点。那些长时间的消遣真的让我的家人很恼火。我不得不承认,当他们抱怨我喜欢的驾驶路线不是从A地到B地最快的方式时,他们是对的。

开车旅行时,花时间欣赏风景是一件很棒的事情,但在印刷电路板上铺设高速传输线时,这绝对是不可接受的。在高速设计中,我们必须根据信号的工作特性在精确的时间内将迹线从A点路由到B点。要做到这一点,我们必须配置我们的板层堆栈以及我们如何路由,以便在它们的旅程中给信号最清晰的路径。这需要使用微带或带线路由方法,并且每种方法都有不同的板层配置。让我们快速看一下这些微带和带线路由配置之间的区别。

了解微带和带线配置的基础知识

对于一个高速信号运行效率最高,它必须有一个清晰的返回路径相邻的信号返回。这通常是通过在信号层上或下的接地面来完成的单板层堆叠.这些飞机必须清除阻碍返回路径的障碍物,如切口、空隙或其他电源和地网的裂缝。回程路上的障碍物越多,噪声和串扰发生的可能性就越大。

路由的微带配置是信号线在板的外部层上路由的地方。因此,它的地平面返回路径只在它下面或上面,这取决于路由是在板的顶层还是底层。带状线配置是内部信号层夹在两个地平面之间。在微带和带线结构中,金属的数量,介电材料的类型,为了配置路由以在路由轨迹中提供适当的阻抗,必须计算堆叠中层的宽度。选择哪种路由方法取决于您要完成的任务,因为这两种配置都有优点和缺点。

3D OrCAD布局的截图

先进的PCB设计工具功能可以帮助微带和带线路由

哪种路由更好;微带vs带状线?

计算布线的一个组成部分是PCB结构中使用的介电材料的介电常数(Dk)。微带布线在板的顶部或底部会导致介质损耗小由于微带的一部分被空气包围,其介质损耗可以忽略不计。此外,微带更容易制造,因为它是在一个外部层,它的配置更简单,只有一个导体,电介质层和一个地平面。另一方面,微带由于暴露在外层空气中,会辐射更多的能量。空气的介电常数为1,而pcb堆叠内部的介电常数通常为1.4,这就是微带和带线的阻抗值存在差异的原因。

带状线布线有一个很大的优势,它夹在两个地平面之间。这种配置允许更窄的线路用于相同的阻抗值,将需要在微带路由。带线路由被隔离在板层内,信号被他们的介电材料更好地绝缘,路由可以更压缩。

至于微带布线和带线布线哪一种方法更好,这基本上是一个有争议的问题。今天的高密度,高速设计将需要多个板层,这自然会迫使两种方法的结合。幸运的是,有计算器和工具可以帮助您决定如何最好地配置路由层,以及需要使用哪种类型的微带或带状线路由方法。

不同微带与带线路由配置示例的说明

微带和带线路由示例

微带和带线层配置示例

下面是上面所示的微带和带线路由示例的定义,以及它们的配置将如何影响它们的阻抗值计算:

微带:

  • 微带:这些是外部路由到PCB上的信号。他们的计算模型是基于迹线的厚度和宽度,衬底的厚度,以及介电类型和厚度。

  • Edge-Coupled微带:外部层差分对将使用这种方法路由。它与常规微带路由的配置相同,但由于增加了差分对迹线,计算更加复杂。

  • 嵌入式微带:这种配置类似于常规微带,除了信号迹线以上的额外介电材料必须包括在计算中。掩焊层是一种额外的介电材料来源。

带状线:

  • 对称带状线:在一个内层上的两个地平面之间布线的信号走线通常被称为带状线布线。该计算模型也是基于迹线的厚度和宽度,衬底的厚度,以及微带的介电类型和厚度。不同之处在于,计算修改了双地平面之间嵌入的轨迹。

  • 不对称带状线:这在配置上与规则对称带状线模型非常相似,但计算中考虑了信号轨迹,它不是对称地定位在两个平面之间。

  • Edge-Coupled带状线:用于内层差动对路由。这条带状线的计算由于增加了微分对的附加迹线而更加复杂。

  • Broadside-Coupled带状线:这种方法不是将差速器对并排路由,而是将差速器对堆叠在一起路由。

当涉及到路由微带或带线路由配置时,今天的PCB设计工具可以为您提供很多帮助。阻抗计算器将帮助您确定线宽和层配置,而板层堆叠编辑器将帮助您插入正确的PCB材料和宽度。补充这些功能的是各种差分对路由器,高速设计规则,以及更多,更多的帮助您完成工作。

关键是要使用PCB设计系统它拥有我们在这里讨论过的所有功能,以便给你最大的设计能力。OrCAD PCB DesignerCadence提供了所有这些功能,是成功所需的设计工具。

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