Расчет параметров одиночной линии передачи

Для расчета геометрических и электрических параметров одиночной линии передачи:
1. Создайте новый профиль импеданса с помощью иконки ;
2. Выберите стек печатной платы из выпадающего меню «Стек», см. Рис. 1.

Рис. 1 Выбор стека

Выбор стека возможен при определении во вкладке «Структура» двух или более стеков платы, например, для гибко-жестких печатных плат. По умолчанию выбран вариант «Default».
3. Внесите необходимые настройки в поля панели «Профиль импеданса» (Рис. 2):

• Описание – пользовательское описание профиля, заполнение не является обязательным. По умолчанию введено описание «NewProfile».
• Тип – выбор типа линии передачи из выпадающего списка. Доступен выбор между одиночной линией передачи и диффпарой. Для расчета параметров одиночной линии передачи выберите вариант «Одиночная».
• Импеданс – ввод значения целевого волнового сопротивления, для которого будет произведен расчет. По умолчанию для одиночной линии значение - 50 Ом.
• Допуск – разрешенное отклонение волнового сопротивления в процентном соотношении. По умолчанию установлено значение - 10%.
• Расчет – выбор рассчитываемой величины для указанного волнового сопротивления. Для одиночной линии возможен только расчет ширины проводника (W1).
• Маска – включение/выключение учета маски при расчете с помощью установки/снятия флага в чек-бокс, доступно для внешних слоев.
• Подтрав – ввод значения подтрава проводника. По умолчанию значение W2 совпадает со значением W1, измененное значение ширины проводника после подтрава влияет на рассчитанное значение импеданса (Zo).

Примечание! Если пользователем определена разница между значением W1 и W2, эта разница будет сохранена при любых расчетах и манипуляциях в «Калькуляторе импеданса».

Рис. 2 Настройки профиля импеданса

4. В левой области вкладки «Калькулятор импеданса» доступными к редактированию являются ячейки «Толщина» и «Er» (Диэлектрическая проницаемость материала), остальные изменения вносятся во вкладке «Структура». Принцип работы при изменении значений толщины и диэлектрической проницаемости материла подробно описан в разделе «Подбор материала и изменение структуры платы», см. Рис. 3.
   

Рис. 3 Структура слоев печатной платы

5. В правой области вкладки «Калькулятор импеданса» (Рис. 4):

• С помощью установки/снятия флагов в чек-боксах определите слои (сигнальные), на которых будет размещена линия передачи. По умолчанию во всех чек-боксах сигнальных слоев установлены флаги.
• Определите опорные слои для линии передачи с помощью выпадающих меню в колонках «Опорный сверху», «Опорный снизу».

Рис. 4 Выбор сигнальных и опорных слоев

Примечание! При выборе сигнального слоя или ячеек таблицы, относящихся к сигнальному слою, будет отображена подсветка, акцентирующая сигнальный слой линии передачи и выбранные для нее опорные слои.

При определении слоев расположения линий передачи и опорных слоев существует несколько условий:

• Расположить линию передачи можно только на сигнальный слой.
• Если все слои печатной платы – сигнальные, то в качестве опорного слоя для линии передачи выбирается ближайший к ней сигнальный слой.
• Если в стеке платы определен опорный слой, он будет выбран в качестве опорного слоя для линии передачи. Приоритет опорного слоя выше по сравнению с сигнальными слоями.
• Для линий передачи, расположенных на внешних слоях (Top, Bottom) может быть определен только один опорный слой: для верхнего слоя не активно меню в колонке «Опорный сверху» и имеет значение «Не задано»; для нижнего слоя не активно меню в колонке «Опорный снизу» и имеет значение «Не задано».
• Для линий передачи, расположенных на внутренних слоях, опорные слои могут быть определены как сверху, так и снизу.

6. Расчет геометрических параметров одиночной линии передачи при заданном значении волнового сопротивления будет производиться автоматически на каждом этапе определения параметров расчета и выбора слоев.

Примечание! Совместно с расчетом ширины проводника до и после подтрава производится расчет импеданса, задержки сигнала, емкости, индуктивности, скорости распространения сигнала и эффективной диэлектрической проницаемости.

В правой области вкладки в соответствующих колонках будут представлены рассчитанные значения, ячейки являются нередактируемыми (Рис. 5):

• W1 - ширина проводника. Значение, рассчитанное под заданное волновое сопротивление.
• W2 - ширина проводника после подтрава.
• Zo - импеданс (Ом). Значение, рассчитанное по параметрам проводника.
• Tpd - задержка (пс/м). Значение, рассчитанное по параметрам проводника.

Рис. 5 Рассчитанные значения

7. Дополнительные результаты расчета отображаются в панели «Профиль импеданса» (Рис. 6):

• Zo - волновое сопротивление (Ом).

• Tpd - задержка (пс/м);

• C - погонная емкость (пФ/м);
• L - погонная индуктивность (нГн/м);
• Vp - скорость распространения сигнала (м/с);
• EEr - эффективная диэлектрическая проницаемость.

Рис. 6 Результаты расчета в панели «Профиль импеданса»

Для обратного расчета, т.е. расчета волнового сопротивления под заданные геометрические параметры проводника в панели «Профиль импеданса» определите учет маски, ширину проводника (W1), ширину проводника после подтрава (W2), величину подтрава. Эти параметры имеют математическую взаимосвязь и пересчитываются автоматически, см. Рис. 7.

Рис. 7 Параметры проводника

Расчеты производятся автоматически на каждом этапе введения параметров.
Рассчитанные значения волнового сопротивления и задержки сигнала отобразятся в соответствующих колонках, дополнительные параметры в панели «Профиль импеданса». Если рассчитанное значение Zo не попадает в разрешенное отклонение от заданного значения волнового сопротивления, система оповестит об ошибке.
При наведении курсора мыши на ячейку всплывающая подсказка предоставляет информацию о величине точного отклонения импеданса, см. Рис. 8.

Рис. 8 Рассчитанные значения параметров

В этом случае требуется корректировка или значения заданного волнового сопротивления, или значений ширины проводника до и после подтрава, или же подбор других материалов и изменение структуры платы во вкладке «Структура».
Для сохранения профиля импеданса и дальнейшего применения рассчитанных данных в правилах и при трассировке нажмите кнопку «ОК» внизу окна «Конфигуратор набора слоев и переходных отверстий».