Stripline vs Microstrip: Verständnis ihrer Unterschiede und ihrer PCB-Routing-Richtlinien

Als ich zum ersten Mal eine Präsentation über Hochgeschwindigkeitsdesigntechniken hörte, ging es mir direkt über den Kopf. Da dies zu Beginn meiner Karriere als Designer war, bin ich sicher, dass es meine Unerfahrenheit war, die die Verwirrung verursachte. Das gesamte Konzept der Streifenleitung und des Microstrip-Routings ergab für mich keinen Sinn und ich dachte, dass der Instruktor über eine völlig andere Art von Leiterplatte sprach, mit der ich nicht vertraut war. Glücklicherweise wurde meine Verwirrung schnell ausgeräumt, als ich erfuhr, dass es nicht die Leiterplatte selbst ist, die als Streifenleitung oder Mikrostreifen betrachtet wird. Stattdessen sind Streifenleitung und Mikrostreifen verschiedene Methoden zum Verlegen von Hochgeschwindigkeitsübertragungsleitungen auf einer Leiterplatte.

Streifenleitung und Mikrostreifen zu verstehen kann schwierig sein. Egal, ob Sie neu im PCB-Design sind oder nach einer Auffrischung des Themas suchen, diese grundlegende Überprüfung ist genau das Richtige für Sie.

Streifenleitung und Mikrostreifen sind Methoden zum Verlegen von Hochgeschwindigkeitsübertragungsleitungen auf Ihrer Leiterplatte. Eine Streifenleitung ist eine Übertragungsleitungsspur, die von dielektrischem Material umgeben ist, das zwischen zwei Masseebenen auf internen Schichten einer Leiterplatte aufgehängt ist. Microstrip-Routing ist eine Übertragungsleitungsspur, die auf einer externen Schicht der Platine verlegt wird. Aus diesem Grund ist es durch ein dielektrisches Material von einer einzigen Masseebene getrennt.

Mit die übertragung linie auf die oberfläche schicht der bord, micros routing hat besser signal eigenschaften als streifenleitung. Die Leiterplattenherstellung ist mit Microstrip auch kostengünstiger, da der Schichtaufbau aus einer Ebene und einer Signalschicht den Herstellungsprozess vereinfacht. Die Herstellung von Streifenleitungen kann komplexer sein, da mehrere Schichten erforderlich sind, um die eingebettete Leiterbahn zwischen zwei Masseebenen zu unterstützen. Die Breite einer kontrollierten Impedanzspur in der Streifenleitung ist jedoch geringer als eine Impedanzspur in einem Mikrostreifen mit demselben Wert. Dies liegt an der zweiten Grundebene. Diese kleineren Leiterbahnbreiten ermöglichen größere Schaltungsdichten, was wiederum eine kompaktere Bauweise ermöglicht. Die interne Schichtführung der Streifenleitung reduziert auch EMI und bietet einen besseren Gefahrenschutz.

Streifenleitung und Mikrostreifen haben unterschiedliche Vorteile. Die Entscheidung, welche die bessere Methode ist, sollte auf den Bedürfnissen des Designs basieren. In einem dichten Hochgeschwindigkeitsdesign wird häufig eine Mischung beider Methoden auf einer mehrschichtigen Platine verwendet, um die Entwurfsziele zu erreichen.

Darüber hinaus ist es äußerst wichtig, die kontrollierte Impedanz im gesamten Design beizubehalten, wenn Übertragungsleitungen in einem Hochgeschwindigkeitsdesign verlegt werden. Die Schicht der Leiterplatte, auf der die Übertragungsleitung verlegt ist, die physikalischen Eigenschaften der Übertragungsleitungsspur und die Eigenschaften des Dielektrikums müssen alle zusammen berechnet werden, um die richtigen Impedanzwerte für die Schaltung zu erhalten. Für diese Berechnungen stehen viele verschiedene Impedanzrechner mit unterschiedlichen Streifenleitungs- und Mikrostreifenmodellen zur Verfügung.

BEISPIELE FÜR DAS ROUTING VON STREIFENLEITUNGEN UND MIKROSTREIFEN

Im Folgenden finden Sie einige Beispiele für das Routing von Streifenleitungen und Mikrostreifen und wie sich einige ihrer Eigenschaften auf ihre Impedanzberechnungen auswirken:

1. Mikrostreifen. Übertragungsleitungen, die auf den externen Schichten verlegt sind, werden als Mikrostreifen betrachtet. Das Modell für diese basiert auf der Leiterbahndicke und -breite sowie der Substrathöhe und dem Dielektrizitätstyp.
2. Randgekoppelter Mikrostreifen. Diese Technik wird zum Routing von Differentialpaaren verwendet. Es ist die gleiche Struktur wie reguläres Microstrip-Routing, aber das Modell ist komplexer mit dem Hinzufügen des Leiterbahnabstands für das Differentialpaar.
3. Eingebetteter Mikrostreifen. Diese Struktur ähnelt einem normalen Mikrostreifen, mit der Ausnahme, dass sich über der Übertragungsleitung eine weitere Schicht Dielektrikum befindet. Lötstopplack kann als eine Schicht aus Dielektrikum betrachtet werden und muss bei der Impedanzberechnung berücksichtigt werden.
4. Symmetrische Streifenleitung. Übertragungsleitungen, die auf internen Schichten (zwischen zwei Masseebenen) verlegt werden, werden als symmetrische Streifenleitung oder einfach nur als „Streifenleitungsführung“ betrachtet. Wie Microstrip basiert ihr Modell auf der Leiterbahndicke und -breite sowie der Substrathöhe und dem Dielektrizitätstyp, wobei die Berechnung für die Leiterbahn angepasst wird, die zwischen den beiden Ebenen eingebettet ist.
5. Asymmetrische Streifenleitung. Obwohl in der Struktur dem symmetrischen Streifenleitungsmodell ähnlich, berücksichtigt dieses Modell die Übertragungsleitungsspur, die nicht genau zwischen den beiden Ebenen ausgeglichen ist.
6. Kantengekoppelte Streifenleitung. Diese Technik wird zum Routing von Differentialpaaren der internen Schicht verwendet. Es ist die gleiche Struktur wie normale Streifenleitung, aber das Modell ist komplexer mit dem Zusatz des Leiterbahnabstands für das Differentialpaar.
7. Breitseite-gekoppelte Streifenleitung. Diese Technik wird auch zum Routing von Differentialpaaren der internen Schicht verwendet, aber anstatt nebeneinander werden die Paare übereinander gestapelt. Das Modell ist ähnlich wie bei Edge-Coupled Stripline.

Ich hoffe, dass dieses Tutorial zu Streifenleitung und Mikrostreifen hilfreich war, um die Verwirrung um diese Konzepte zu beseitigen. Wenn Sie verstehen, was die verschiedenen Stripline- und Microstrip-Methoden zum Verlegen von Übertragungsleitungen sind, können Sie letztendlich eine bessere Hochgeschwindigkeitskarte entwerfen.

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