O que é impedância de rastreamento?

Em placas de circuito impresso, fios e traços são normalmente formados de cobre porque é o elemento menos resistente além da prata. Coloque um ohmímetro sobre um traço e a resistência DC é quase insignificante.

O mesmo não pode ser dito da impedância AC. A impedância, ao contrário da resistência, é baseada na frequência. Todos os fios e traços gerarão pelo menos alguma impedância à corrente que flui de qualquer driver. Embora, geralmente, você deva ter um tempo de subida bastante rápido para que seus sinais de impedância de rastreamento se tornem um problema, é importante que você esteja ciente de que a impedância de rastreamento existe e pode se tornar um problema.

Mas por que precisamos nos preocupar com a impedância de rastreamento? Por que ele existe e é possível controlá-lo? Se você já ouviu o termo “impedância controlada”, provavelmente já sabe que é possível controlar a impedância. Mas para entender como e por que, é importante entender um pouco sobre a natureza da impedância de rastreamento.

Como funciona a impedância de rastreamento

Cada traço tem uma indutância em série pequena, quase indistinguível, distribuída ao longo do traço com uma relação inversa à seção transversal do traço. À medida que os tempos de subida aumentam, a impedância resultante torna-se mais perceptível. Da mesma forma, cada traço tem capacitância distribuída ao longo do traço e do sinal do caminho de retorno, que é uma função da largura do traço e do dielétrico do material entre o caminho de retorno do sinal e o traço. Mais uma vez, se os tempos de subida aumentarem o suficiente, a impedância gerada à medida que a corrente tenta fluir através dessa capacitância pode ser significativa.

Seus drivers leem todos os rastreamentos como circuitos LC distribuídos e sua impedância CA de rastreamento vem desse circuito LC distribuído. Isso é considerado impedância não controlada. Não fazemos nenhum esforço para projetar o ambiente do traço para levar em conta essa impedância, permitindo que a indutância e a capacitância variem conforme variam ao longo do traço. Como a impedância resultante geralmente não tem efeito nas operações, não há necessidade de perder tempo ou dinheiro projetando maneiras de controlá-la.

Impedância controlada

Mas e se estivermos preocupados com o efeito da impedância em nossas operações? Podemos projetar uma placa onde o traço se parece com uma linha de transmissão, permitindo evitar reflexões terminando-a em sua impedância característica. Como funciona o projeto de um circuito de impedância controlada?

Quando controlamos a impedância, garantimos que a impedância seja constante em cada ponto ao longo do traçado, em vez de variar de ponto a ponto, como em uma situação normal de impedância não controlada. Para controlar a impedância, precisamos controlar três características da geometria do circuito:a largura do traço, o espaçamento entre o caminho de retorno do sinal e o traço do sinal e o coeficiente dielétrico do material ao redor do traço. Você também pode querer abordar a espessura do traço. Por exemplo, um cabo coaxial é uma linha de transmissão de impedância controlada.

Você pode alterar esses recursos geométricos e ainda manter a impedância controlada, desde que altere outros recursos conforme necessário, para que a relação entre esses aspectos não mude e a impedância permaneça constante.

Como determinar a impedância de rastreamento de Pcb

Para fabricar placas de circuito impresso de impedância controlada, é preciso ser capaz de medir a impedância. A melhor maneira de calcular a impedância de rastreamento é usando uma calculadora de impedância de rastreamento. Você pode encontrar calculadoras de impedância de rastreamento online ou em seu software CAD. Existem vários parâmetros a serem considerados ao determinar a impedância, incluindo:

• Largura do traço
• Espessura do traço
• Espessura do laminado
• Espessura dielétrica
• Peso de cobre

Depois de calcular todos os parâmetros relevantes, você pode ajustar todos os itens acima (normalmente a largura do traço) para chegar à impedância que está procurando. Quando você achar que está em uma impedância aceitável, você pode testar a eficácia da placa usando cupons de teste fabricados no mesmo painel ao mesmo tempo, para obter uma boa classificação de impedância sem os desafios de acessar os traços na placa real. Os traços do cupom de teste devem ser idênticos aos traços da placa para obter um teste preciso.

Normalmente, o fabricante cria cupons de teste em cada extremidade do painel de produção para que, ao testar ambos os cupons, você obtenha uma leitura de impedância muito confiável sem danificar a placa. Os testadores medem a impedância com um Reflectômetro de Domínio de Tempo (TDR) ou um analisador de rede.

A impedância pode ser medida usando um analisador de rede, um Reflectômetro no Domínio do Tempo (TDR) de laboratório ou um sistema de teste de impedância controlado que emprega técnicas de TDR. Um engenheiro com prática no uso de sistemas de teste de impedância controlado executará o teste de impedância para garantir resultados de alta qualidade.

Para obter mais informações sobre placas de circuito impresso de impedância controlada ou para solicitar PCBs para sua indústria, entre em contato hoje mesmo com a Millennium Circuits Limited.