Coincidencia de impedancia y anchos de traza grandes

Actualmente estoy trabajando en un diseño en el que uno de mis circuitos integrados especifica el uso de una traza de 50 ohmios. La respuesta a esta pregunta, Impedancia característica de una traza , muestra que se requiere una traza de 120 mil para obtener esta impedancia.

El IC solo tiene espacio para trazas de 18.8 mil, y eso supone que no hay espacio entre trazas. Entonces, ¿cómo puedo diseñar teniendo en cuenta esa impedancia de traza? Obviamente, puedo disminuir el grosor de la placa o aumentar la altura del cobre, pero solo hasta cierto punto y me gustaría que esto se fabrique por algo barato. ¿Cómo se trata esto generalmente?

El IC que estoy usando es el MAX9382 que puede operar hasta 450 MHz, probablemente lo usaré alrededor de 400-450 MHz. Los datos que se están utilizando son inicialmente analógicos, pero deben limitarse mucho para convertirse en digitales para poder usarlos con ese IC.

Use una pila de 4 capas.

Calcular el ancho de traza necesario no tiene sentido a menos que haya un plano de tierra sólido debajo de él, con un diseño de 2 capas puede que necesite enrutar trazas en el otro lado que luego arruina su impedancia si se acercan a su traza.

A 450Mhz realmente debería tener poder sólido, continuo, desacoplado adecuadamente y planos de tierra. Esto mejorará el rendimiento de ruido, los problemas de EMI, le dará un mejor control de impedancia, etc. Fabbing una placa de 4 capas no es mucho más caro que una de 2 capas.

Use una capa de 4 como:

>----------------Signal 1
8.3 mil
>----------------Ground
39 mil
>----------------Power
8.3 mil
>----------------Signal 2

El espacio puede cambiar un poco en función de su elección de espesor de cobre.

Eso le dará algo así como 10-20mil para su traza de 50 ohmios en la señal 1/2, dependiendo del grosor final de cobre y dieléctrico en las capas de la señal.

No tiene que preocuparse por la impedancia de trazas de PCB muy cortas como parte de una traza más larga. Entonces tendrá una traza más delgada directamente al lado del chip. Pero si la traza tiene que ir a cualquier distancia, entonces debe ajustar el grosor de la traza a medida que se aleja del chip. Simplemente "desplegará" el ancho del rastro lejos del chip. Así es como siempre lo he visto hecho.

Esto no es diferente a los conectores de cualquier línea de transmisión. La impedancia de un solo elemento corto puede ser un poco menor, pero es leve en comparación con la línea de transmisión general.

A menudo, tener trazas demasiado anchas puede causar problemas con la capacitancia de la traza. Hacer la traza más delgada reducirá la capacitancia. Por supuesto, tener rastros más delgados arruina la impedancia.

Si el apilamiento de PCB se realiza de manera diferente, donde la capa de señal está más cerca del plano de alimentación / tierra, entonces la traza puede ser más delgada y tener la impedancia adecuada. En una PCB multicapa, esto solo funciona cuando la señal también se encuentra en una capa interna, lo que dificulta tener la impedancia Y la capacidad adecuadas en una capa externa.

El resultado final es que todo es un compromiso. Normalmente ejecuto esas señales en capas internas con apilamiento de PCB optimizado, pero luego mantengo los rastros delgados y muy cortos cuando tiene que ir a una capa externa para llegar a un chip.

En un PCB de 2 capas es muy difícil tener la impedancia adecuada en trazas estrechas, por lo que generalmente no me molesto. Si la impedancia es crítica, iré al menos a un PCB de 4 capas.

¿Puedes enrutar el rastro de referencia adyacente junto con tus señales? Me han dicho que los trillizos enrutados, o incluso los quejidos si no puedes colocar trillizos, etc., a veces pueden funcionar en situaciones como la tuya si no tienes un plano cercano al que hacer referencia. Si tiene un par de diferencias, entonces podría ser más como un quad, con referencias / retornos adyacentes afuera en ambos lados del par de diferencias. El mismo mentor sugiere que un tablero de dos capas debe tratarse como dos tableros no relacionados debido al espacio entre las capas, y las referencias / devoluciones enrutadas son el camino a seguir si no se pueden tener más capas.

Me equivoqué sobre el quad para un par de diferencias. Mis notas de las presentaciones relevantes dicen que use un triplete, con una referencia ENTRE las dos señales del par de diferencias. Todavía estoy buscando / esperando cálculos de impedancia de esta manera. Me han dicho que está buscando encontrar en qué libro de RF / microondas están, tiene varios.

Primero averigua si es un requisito real. ¿A qué distancia debe mantenerse esto? Si es un serio señal de alta velocidad (vistazo a la tasa de borde en comparación con la longitud de la traza) puede que tenga que realizar alguna simulación. La referencia de Howard y Johnson que se encuentra en la respuesta a su pregunta vinculada es un gran recurso sobre este tipo de cosas.

Si el requisito es real, descubra que hay mucha tolerancia (su fab de tablero probablemente solo puede llegar a +/- 10% de lo que solicita, así que tenga eso en cuenta).

EDITAR: Mirando tu parte que has publicado, tú está en el territorio "requisito real".

¡Los bordes de 80ps son bastante rápidos! La "frecuencia de la rodilla" a la que el armónico comienza a disminuir rápidamente es superior a 6 GHz. Suponiendo que el retraso de propagación es aproximadamente el 66% de la velocidad de la luz, 80ps es 16 mm. La regla general es que cualquier cosa que supere 1 / 4-1 / 6 del tiempo de transición tendrá que ser tratada como una línea de transmisión, lo que significa que cualquier trazo de más de unos pocos mm.

Dudaría en intentar esto en una placa de 2 capas sobre cualquier diferencia sin hacer alguna simulación.

Es probable que tengas que usar varias capas para acercar el plano de referencia al trazado, lo que permite que los trazos más delgados cumplan con la especificación de impedancia. (EDITAR: como se señaló en los comentarios, puede hacerlo en 2 capas, pero tendrá un pizarra realmente delgada!)

Alternativamente, puede construir una estructura de guía de onda coplanar en 2 capas que puede proporcionar la impedancia que está buscando. O tal vez aumente la resistencia de terminación, lo que significa cambiar la impedancia de la traza para que coincida, lo que significa una traza más delgada. AppCAD puede ayudarlo a jugar con parámetros para estas opciones.

Suena divertido :)