Ligne de transmission PCB : tout ce que vous devez savoir en 2022

Introduction

Sur le plan de haute fréquence et les applications à grande vitesse, telles que micro-onde cartes, il a tendance à nécessiter une connexion sans coupure ; ainsi, la ligne de transmission PCB a lieu.

L'une des raisons pour lesquelles des lignes de transmission PCB de qualité sont nécessaires à cette fin est que les traces deviennent proportionnelles à leur longueur d'onde ; par conséquent, cela nécessite une liaison efficace.

Au lieu de cela, il existe différentes lignes de transmission parmi lesquelles de nombreux concepteurs et ingénieurs peuvent choisir. L'un des plus célèbres est la ligne à ruban et les lignes à microruban. Cependant, il existe encore d'autres options en dehors d'eux, selon les spécifications de l'opération.

Par conséquent, en tant qu'expert dans ce domaine, nous aimerions fournir un aperçu approfondi d'une ligne de transmission PCB. Parallèlement, l'énumération des différents types de lignes de transmission, leur signification, leurs caractéristiques, leurs matériaux et leurs conseils pour atteindre une interconnexion sans faille.

Introduction

Introduction aux lignes de transmission PCB

Qu'est-ce qu'une ligne de transmission PCB?

Pour faire simple, une ligne de transmission PCB est un mode d'interconnexion qui vise à transporter les signaux d'un émetteur vers le module récepteur. En termes de composition, il a deux conducteurs ; l'un est pour la trace du signal et l'autre pour le chemin de retour appelé plan de masse. Entre ces conducteurs se trouve un composant diélectrique généralement composé de fibre de verre, Prepreg, Polyimide, et Couverture.

Une chose à retenir est que son comportement diffère des lignes de transmission électriques ordinaires. De plus, tout le système d'entrée et de sortie passe par cette ligne. Par conséquent, nous aimerions fournir une explication plus détaillée de son processus.

  • En ce qui concerne une interface d'entrée-sortie avec une classification asymétrique, la transmission de données à tous les niveaux nécessite une couche source et un signal de trace.
  • Comme pour une interface entrée-sortie considérée comme différentielle, une ligne de transmission peut être établie en joignant deux empreintes et une couche source.

Dans l'ensemble, il ne faut pas négliger la qualité et les performances d'une ligne de transmission car, si elles sont négligées, plusieurs problèmes peuvent survenir, notamment la diaphonie, le bruit électromagnétique et d'autres problèmes susceptibles de nuire aux performances du signal et de présenter des défauts.

Qu'est-ce qu'une ligne de transmission PCB?

Qu'est-ce qu'une ligne de transmission PCB?

Différents types de lignes de transmission

Vous trouverez ci-dessous les trois (3) classifications des lignes de transmission de PCB :

Explication détaillée des différentes lignes de transmission PCB

Microruban

L'un des types populaires de lignes de transmission PCB est le Microstrip. Essentiellement, il comprend une seule trace cohérente sur la surface la plus externe de la planche. Maintenant, quant à ses diélectriques, il en intègre un dans le plan pour séparer les conducteurs sur une longueur et une taille prédéterminées. De plus, son chemin de retour et sa trace de signal suivent une liaison parallèle.

Microruban

Microruban

Ligne de strip-tease

Un autre type reconnu de ligne de transmission de PCB est la Stripline. Il a une couche intermédiaire simultanée le long de chaque surface et un chemin de signal intégré sur toute la carte. Puisqu'il y a deux plans de surface extérieurs, deux chemins de retour suivent également des jonctions parallèles.

Ligne de strip-tease

Ligne de strip-tease

Coplanaire

En fin de compte, la ligne de transmission Coplanar PCB contient des couches de référence sur les surfaces de signal de trace externes. Ainsi, sa structure de guide d'ondes contient une couche diélectrique et trois (3) autres conducteurs.

Généralement, la ligne triplaque et la microruban peuvent être classées comme coplanaires mais avec une caractéristique spécifique. Cela comprend un guide d'ondes coplanaire et un guide d'ondes avec la référence. En dehors de cela, il existe un câble appelé Coaxial en dehors du voisinage des cartes de circuits imprimés ; cependant, il relève toujours de la catégorie coplanaire. Il peut convenir aux opérations qui fonctionnent à haute fréquence, y compris les systèmes de sonorisation.

Coplanaire

Coplanaire

Importance des lignes de transmission dans les circuits imprimés

Essentiellement, les lignes de transmission PCB sont essentielles dans chaque carte car elles évitent divers problèmes, notamment la perte de signal, les problèmes de liaison série et les problèmes de coût. Par conséquent, ils sont très utiles dans les applications haute fréquence car ils sont sujets aux perturbations du signal et aux défaillances diélectriques. Ainsi, sa ligne de transport doit être soigneusement étudiée et conçue pour éviter d'éventuels problèmes. Cependant, grâce aux technologies sophistiquées à l'heure actuelle, ce n'est plus une menace dans l'industrie puisque sa capacité de fabrication, de prototypage et de fréquence a été fortement améliorée au fil du temps. En tant qu'expert dans le domaine, nous avons rassemblé des directives pour interconnecter parfaitement les câbles de la carte. Voici quelques-unes des notes à prendre en compte :

  • Tout d'abord, il est essentiel d'utiliser uniquement la qualité supérieure des diélectriques, car cela peut améliorer considérablement les performances du câble. En outre, il peut être utile de faire appel à un fabricant qui utilise des techniques avancées pour fabriquer une ligne de transmission. En plus d'avoir des performances de qualité, il permet aux techniciens de les corriger et de les entretenir rapidement.
  • Deuxièmement, il doit être rigoureusement conçu pour empêcher l'apparition d'échappatoires. De cette façon, sa fonctionnalité n'en serait pas affectée.
  • Troisièmement, sa conductance, sa capacité, etc., doivent également être soigneusement prises en compte car elles dicteront les performances et le comportement de la ligne de transmission.
  • Quatrièmement, si l'application nécessite des connexions triphasées, elle nécessite également l'utilisation de trois conducteurs. Dans de tels cas, on pourrait utiliser les câbles coaxiaux standards.
  • Cinquièmement, il est connu qu'une ligne de transmission interconnecte plus ou égal à deux ports puisqu'elle est composée d'une alimentation et d'un récepteur. Par conséquent, une ligne de transmission doit avoir au moins deux conducteurs pour fonctionner efficacement.

Caractéristiques d'une ligne de transmission PCB

Essentiellement, une ligne de transmission PCB comprend deux caractéristiques fondamentales : le délai de propagation par unité de longueur et le contrôle de l'impédance. Il existe d'innombrables raisons pour les occurrences de diaphonie, de bruit électromagnétique et de réflexion de signal ; cependant, il peut être évité par les moyens suivants.

  • Tout d'abord, sur toute la ligne électrique, modulez la résistance.
  • Deuxièmement, en corrigeant la quantité d'impédance, son fonctionnement et sa ligne doivent être arrêtés.

Par conséquent, ces éléments ne doivent pas être négligés car ils peuvent affecter de manière significative la qualité globale du signal et ses performances sur la carte. En dehors de cela, il convient de prendre en compte les valeurs de sa capacité, de sa conductance, de son inductance et de sa résistance avant de sélectionner la ligne de transmission.

Caractéristiques d'une ligne de transmission PCB

Caractéristiques d'une ligne de transmission PCB

Conseils pour une interconnexion efficace des lignes de transmission

Afin d'obtenir une liaison efficace, le concepteur doit tenir compte de l'impédance ; il doit être aligné sur sa largeur de ligne de trace dédiée. Dans le cas où cela ne correspondrait pas, des problèmes particuliers pourraient potentiellement survenir, l'un d'entre eux étant les réflexions du signal à l'intérieur du système qui peuvent contribuer de manière significative à l'interruption du processus. Par conséquent, il est très important de calculer efficacement les propriétés de la ligne ; il devrait être à leurs valeurs exactes selon les directives. De cette façon, la ligne de transmission ne soulèvera pas de préoccupations quant à la performance du conseil. Par conséquent, nous avons fourni certaines choses à considérer pour éviter que les problèmes ne se produisent. En voici quelques uns:

  • Nous vous recommandons d'éviter de tracer le tracé dans la couche de sol si des cassures et des fissures sont présentes car cela pourrait potentiellement bousiller le séquencement.
  • Idéalement, la ligne de transmission ne devrait avoir qu'une seule couche.
  • Enfin, ne terminez jamais une transmission au moment de sa réception ; au lieu de cela, englober plusieurs impulsions.

Quand une interconnexion est-elle considérée comme une ligne de transport ?

En termes simples, le port d'escale de la ligne et la propagation du signal seront interrompus depuis sa source si son débit de transmission tombe en dessous d'environ 50 mégahertz. De plus, comparé à la longueur d'onde du signal analogique à un quart, il possédera moins de dix pour cent. Lors du calcul ou de l'analyse de la vitesse du signal dans des scénarios bas, nous suggérons d'utiliser la technique appelée analyse de réseau conventionnelle, même sans tenir compte des réflexions de la transmission.

Cependant, il a ses exceptions; cette méthode ne peut pas être déployée dans les signaux à haute vitesse et à haute fréquence car il est impossible de négliger le temps de propagation dans de tels cas. En conséquence, cela nécessite une technique d'analyse conçue explicitement pour les lignes de transmission.

Quand une interconnexion est-elle considérée comme une ligne de transport ?

Quand une interconnexion est-elle considérée comme une ligne de transport ?

Matériaux utilisés dans les lignes de transmission PCB

Dans cette section, nous avons décidé de comparer la transmission aérienne et les composants diélectriques conventionnels pour identifier les retards de propagation et les signaux de données. Ainsi, nous partagerons les éléments du résultat ci-dessous :

 

Matières

 

Er

 

Ereff

V

(Microruban)

V

(Stripline)

Tpd

(Microruban)

Tpd

(Stripline)

Air/vide

1 1 11.8 pouces/ns 11.8 pouces/ns 85 ps/pouce

Île 370HR

4.0 2.92 6.9 pouces/ns 5.9 pouces/ns 145 ps/pouce

170 ps/pouce

Isola I-SPEED

3.64 2.69 7.2 pouces/ns 6.18 pouces/ns 139 ps/pouce

162 ps/pouce

Île I-META

3.45 2.57 7.36 pouces/ns 6.35 pouces/ns 136 ps/pouce

158 ps/pouce

Île Astra MT77

3.0 2.28 7.8 pouces/ns 6.8 pouces/ns 128 ps/pouce

147 ps/pouce

Roger 3003

3.0 2.28 7.8 pouces/ns 6.8 pouces/ns 128 ps/pouce

147 ps/pouce

Tachyon 100G 3.0 2.28 7.8 pouces/ns 6.8 pouces/ns 128 ps/pouce

147 ps/pouce

Série 4000 de Rogers Entre 3.55 et 3.66 Entre 2.63 et 2.7 ~ 7.2 pouces/ns ~ 6.2 pouces/ns ~139 ps/pouce

~ 161 ps/pouce

Conclusion

Pour conclure, des lignes de transmission PCB sans défaut peuvent considérablement améliorer les performances globales de la transmission des données et des signaux. En outre, cela pourrait réduire considérablement les occurrences d'éventuels problèmes concernant les transmissions.

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