Linha de transmissão de PCB: tudo o que você precisa saber em 2022

Introdução

Em termos de alta frequência aplicações de alta velocidade, como microondas placas, tende a exigir uma conexão ininterrupta; assim, a Linha de Transmissão PCB ocorre.

Entre as razões pelas quais as Linhas de Transmissão PCB de qualidade são necessárias para esse fim, está o fato de os traços se tornarem proporcionais ao seu comprimento de onda; portanto, necessita de uma ligação eficiente.

Em vez disso, existem várias linhas de transmissão que muitos projetistas e engenheiros podem escolher. Uma das mais famosas é a strip line e a microstrip line. Porém, ainda existem outras opções além delas, dependendo das especificações da operação.

Conseqüentemente, como especialistas neste campo, gostaríamos de fornecer uma visão aprofundada de uma Linha de Transmissão PCB. Junto com ele estão a enumeração de vários tipos de Linhas de Transmissão, sua importância, características, materiais e dicas para uma interligação perfeita.

Introdução

Introdução às Linhas de Transmissão PCB

O que é uma Linha de Transmissão PCB?

Simplificando, uma Linha de Transmissão PCB é um modo de interconexão que visa transportar os sinais de um transmissor para o módulo receptor. Em termos de composição, tem dois condutores; um é para o traço do sinal e o outro é para o caminho de retorno conhecido como plano de terra. Entre esses condutores há um componente dielétrico geralmente composto de fibra de vidro, Pré-impregnado, Poliimidae Coverlay.

Uma coisa a lembrar é que seu comportamento difere das linhas de transmissão elétrica regulares. Além disso, todo o sistema de entrada e saída passa por essa linha. Portanto, gostaríamos de fornecer uma explicação mais detalhada de seu processo.

  • Quanto a uma interface de entrada-saída com uma classificação de terminação única, eles estão transmitindo dados através da placa, necessitando de uma camada de origem e um sinal de rastreamento.
  • Já para uma interface de entrada-saída considerada diferencial, uma linha de transmissão pode ser estabelecida unindo dois footprints e uma camada de origem.

De modo geral, não se deve descuidar da qualidade e do desempenho de uma Linha de Transmissão, pois, se negligenciados, diversos problemas podem ocorrer, incluindo diafonia, ruído eletromagnético e outros problemas que podem prejudicar o desempenho do sinal e apresentar falhas.

O que é uma Linha de Transmissão PCB?

O que é uma Linha de Transmissão PCB?

Diferentes tipos de linhas de transmissão

Abaixo estão as três (3) classificações das Linhas de Transmissão PCB:

Explicação detalhada de diferentes linhas de transmissão de PCB

Microtira

Um dos tipos populares de Linhas de Transmissão PCB é o Microstrip. Essencialmente, compreende um traço único e coerente na superfície mais externa da placa. Agora, quanto aos seus dielétricos, integra um no plano para separar os condutores por um comprimento e tamanho pré-determinados. Além disso, seu caminho de retorno e rastreamento de sinal seguem em ligação paralela.

Microtira

Microtira

Stripline

Outro tipo reconhecido de Linha de Transmissão PCB é o Stripline. Ele possui uma camada intermediária simultânea ao longo de qualquer superfície e um caminho de sinal integrado em toda a placa. Como existem dois planos de superfície externos, dois caminhos de retorno também seguem junções paralelas.

Stripline

Stripline

Coplanar

Em última análise, a Linha de Transmissão PCB Coplanar contém camadas de referência nas superfícies externas do sinal de rastreamento. Assim, sua estrutura de guia de ondas contém uma camada dielétrica e mais três (3) condutores.

Geralmente, tanto stripline quanto microstrip podem ser classificados como coplanares, mas com uma característica específica. Isso inclui um guia de onda coplanar e um guia de onda com a referência. Além disso, existe um cabo denominado Coaxial fora das proximidades de placas de circuito; no entanto, ainda cai na categoria coplanar. Pode ser adequado para operações que funcionam através de alta frequência, incluindo sistemas de som.

Coplanar

Coplanar

Significado das linhas de transmissão em placas de circuito

Em essência, as Linhas de Transmissão PCB são essenciais em todas as placas, pois evitam vários problemas, incluindo perda de sinal, problemas de ligação serial e problemas de custo. Consequentemente, eles são significativamente úteis em aplicações de alta frequência, pois são propensos a interrupções de sinal e falhas dielétricas. Assim, sua Linha de Transmissão deve ser criteriosamente pensada e projetada para prevenir possíveis problemas. No entanto, devido às tecnologias sofisticadas da atualidade, não é mais uma ameaça na indústria, pois sua capacidade de fabricação, prototipagem e frequência foi altamente aprimorada ao longo do tempo. Como especialistas na área, reunimos orientações para interligar os cabos na placa de forma impecável. A seguir estão algumas das notas a serem consideradas:

  • Em primeiro lugar, é essencial utilizar apenas os dielétricos de qualidade premium, pois podem melhorar significativamente o desempenho do cabo. Além disso, empregar um fabricante que usa técnicas avançadas na fabricação de uma Linha de Transmissão pode ser útil. Além de ter um desempenho de qualidade, permite aos técnicos corrigi-los e mantê-los rapidamente.
  • Em segundo lugar, deve ser rigorosamente projetado para evitar a ocorrência de brechas. Dessa forma, sua funcionalidade não seria afetada por ele.
  • Em terceiro lugar, sua condutância, capacitância, etc. também devem ser cuidadosamente considerados, pois ditarão o desempenho e o comportamento da linha de transmissão.
  • Quarto, se a aplicação exigir conexões trifásicas, também será necessário usar três condutores. Nesses casos, pode-se utilizar os cabos coaxiais padrão.
  • Quinto, sabe-se que uma Linha de Transmissão interliga mais ou igual a duas portas, pois é composta por uma fonte de alimentação e um receptor. Como resultado, uma Linha de Transmissão deve ter pelo menos dois condutores para funcionar com eficiência.

Características de uma Linha de Transmissão PCB

Essencialmente, uma Linha de Transmissão PCB compreende duas características fundamentais: o atraso de propagação por unidade de comprimento e o controle de impedância. Existem inúmeras razões para ocorrências de diafonia, ruído eletromagnético e reflexão de sinal; no entanto, pode ser evitado através das seguintes maneiras.

  • Primeiro, ao longo de toda a linha de energia, modular a resistência.
  • Em segundo lugar, ao corrigir o valor da impedância, sua operação e linha devem ser interrompidas.

Consequentemente, essas coisas não devem ser negligenciadas, pois podem afetar significativamente a qualidade geral do sinal e seu desempenho na placa. Além disso, deve-se levar em consideração os valores de sua capacitância, condutância, indutância e resistência antes de selecionar a Linha de Transmissão.

Características de uma Linha de Transmissão PCB

Características de uma Linha de Transmissão PCB

Dicas para Interconexão Eficiente de Linhas de Transmissão

Para obter uma ligação eficiente, o projetista deve considerar a impedância; ele deve ser alinhado à sua largura de linha de rastreamento dedicada. No caso de não corresponder, problemas particulares podem surgir, sendo um deles as reflexões de sinal dentro do sistema que podem contribuir significativamente para a interrupção do processo. Como resultado, é altamente crucial calcular as propriedades da linha de forma eficiente; deve estar em seus valores exatos de acordo com as diretrizes. Dessa forma, a Linha de Transmissão não levantará preocupações sobre o desempenho do conselho. Portanto, fornecemos algumas coisas a serem consideradas para evitar que os problemas ocorram. Aqui estão alguns deles:

  • Recomendamos evitar traçar a rota na camada do solo se houver quebras e rachaduras, pois isso pode prejudicar o sequenciamento.
  • O ideal é que a Linha de Transmissão tenha apenas uma camada.
  • Finalmente, nunca termine uma transmissão no momento de sua recepção; em vez disso, abrange múltiplos impulsos.

Quando uma Interconexão é Considerada uma Linha de Transmissão?

Simplificando, o porto de escala da linha e a propagação do sinal serão cortados de sua fonte se sua taxa de transmissão cair abaixo de aproximadamente 50 Megahertz. Além disso, em comparação com o comprimento de onda do sinal analógico em um quarto, possuirá menos de dez por cento. Ao calcular ou analisar a velocidade do sinal em cenários baixos, sugerimos utilizar a técnica conhecida como análise de rede convencional, mesmo sem considerar as reflexões da transmissão.

No entanto, tem suas exceções; este método não pode ser implantado em sinais de alta velocidade e alta frequência, pois é impossível negligenciar o tempo de propagação nesses casos. Como consequência, necessita de uma técnica de análise projetada explicitamente para Linhas de Transmissão.

Quando uma Interconexão é Considerada uma Linha de Transmissão?

Quando uma Interconexão é Considerada uma Linha de Transmissão?

Materiais Utilizados em Linhas de Transmissão de PCB

Nesta seção, decidimos comparar a transmissão aérea e os componentes dielétricos convencionais para identificar os atrasos na propagação e nos sinais de dados. Assim, estaremos compartilhando os bits do resultado abaixo:

 

Material

 

Er

 

Eref

V

(Microfita)

V

(Stripline)

Tpd

(Microfita)

Tpd

(Stripline)

ar/vácuo

1 1 11.8 in/ns 11.8 in/ns 85 ps/pol

Isola 370HR

4.0 2.92 6.9 in/ns 5.9 in/ns 145 ps/pol

170 ps/pol

Isola I-SPEED

3.64 2.69 7.2 in/ns 6.18 in/ns 139 ps/pol

162 ps/pol

Isola I-META

3.45 2.57 7.36 in/ns 6.35 in/ns 136 ps/pol

158 ps/pol

Isola Astra MT77

3.0 2.28 7.8 in/ns 6.8 in/ns 128 ps/pol

147 ps/pol

Roger 3003

3.0 2.28 7.8 in/ns 6.8 in/ns 128 ps/pol

147 ps/pol

Táquion 100G 3.0 2.28 7.8 in/ns 6.8 in/ns 128 ps/pol

147 ps/pol

Série Rogers 4000 (3.55 - 3.66) (2.63 - 2.7) ~ 7.2 in/ns ~ 6.2 in/ns ~139 ps/pol.

~ 161 ps/pol.

Conclusão

Para finalizar, as Linhas de Transmissão PCB sem falhas podem aumentar significativamente o desempenho geral da transmissão de dados e sinais. Além disso, poderia reduzir substancialmente as ocorrências de possíveis problemas nas transmissões.

Nós, PCBTok, visam genuinamente ajudar os leitores a entender melhor as Linhas de Transmissão PCB e auxiliá-los na seleção da classificação apropriada para suas aplicações.

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