La première fois que j’ai entendu une présentation sur les techniques de conception à grande vitesse, cela m’est passé au-dessus de la tête. Comme c’était au début de ma carrière de designer, je suis sûr que c’est mon inexpérience qui a causé la confusion. Tout le concept de routage à bandes et à microrubans n’avait aucun sens pour moi et je pensais que l’instructeur parlait d’un type de PCB complètement différent que je ne connaissais pas. Heureusement, ma confusion s’est rapidement dissipée lorsque j’ai appris que ce n’est pas le PCB lui-même qui est considéré comme une bande ou un microruban. Au lieu de cela, stripline et microruban sont des méthodes différentes de routage de lignes de transmission à grande vitesse sur un circuit imprimé.
Il peut être difficile de comprendre la ligne stripline et la microruban. Donc, que vous soyez nouveau dans la conception de circuits imprimés ou que vous recherchiez un recyclage sur le sujet, cette revue de base est faite pour vous.
Stripline et microruban sont des méthodes de routage de lignes de transmission à grande vitesse sur votre PCB. Stripline est une trace de ligne de transmission entourée d’un matériau diélectrique suspendu entre deux plans de masse sur les couches internes d’un circuit imprimé. Le routage microruban est une trace de ligne de transmission acheminée sur une couche externe de la carte. De ce fait, il est séparé d’un seul plan de masse par un matériau diélectrique.
Avec la ligne de transmission sur la couche superficielle de la carte, le routage microruban présente de meilleures caractéristiques de signal que le stripline. La fabrication de cartes est également moins coûteuse avec les microrubans car la structure de couche d’un plan et d’une couche de signal simplifie le processus de fabrication. La Stripline peut être plus complexe à fabriquer car elle nécessite plusieurs couches pour supporter la trace intégrée entre deux plans de masse. Cependant, la largeur d’une trace d’impédance contrôlée en bande est inférieure à une trace d’impédance en microruban de même valeur. C’est à cause du deuxième plan de masse. Ces largeurs de trace plus petites permettent de plus grandes densités de circuit, ce qui permet à son tour une conception plus compacte. Le routage interne de la couche de stripline réduit également les interférences électromagnétiques et offre une meilleure protection contre les risques.
Stripline et microruban ont des avantages différents. La décision de choisir la meilleure méthode devrait être basée sur les besoins de la conception. Dans une conception dense à grande vitesse, un mélange des deux méthodes sur une carte multicouche est souvent utilisé pour atteindre les objectifs de conception.
En outre, il est extrêmement important de maintenir une impédance contrôlée sur toute la conception lors du routage de lignes de transmission sur une conception à grande vitesse. La couche du circuit imprimé sur laquelle la ligne de transmission est acheminée, les caractéristiques physiques de la trace de la ligne de transmission et les caractéristiques du diélectrique doivent toutes être calculées ensemble afin de donner les valeurs d’impédance correctes pour le circuit. Il existe de nombreux calculateurs d’impédance différents avec différents modèles de bandes et de microrubans disponibles pour effectuer ces calculs.
EXEMPLES DE ROUTAGE DE LIGNES À BANDES ET DE MICRORUBANS
Voici quelques exemples de techniques de routage de lignes à bandes et de microrubans et comment certaines de leurs caractéristiques affectent leurs calculs d’impédance:
- Microruban. Les lignes de transmission qui sont acheminées sur les couches externes sont considérées comme des microrubans. Le modèle pour ceux-ci est basé sur l’épaisseur et la largeur des traces, ainsi que sur la hauteur du substrat et le type diélectrique.
- Microruban couplé aux bords. Cette technique est utilisée pour le routage des paires différentielles. C’est la même structure que le routage microruban régulier, mais le modèle est plus complexe avec l’ajout de l’espacement des traces pour la paire différentielle.
- Microruban intégré. Cette structure est similaire à une microruban ordinaire sauf qu’il y a une autre couche de diélectrique au-dessus de la ligne de transmission. Soldermask peut être considéré comme une couche de diélectrique et doit être pris en compte dans le calcul de l’impédance.
- Ligne de démarcation symétrique. Les lignes de transmission qui sont acheminées sur des couches internes (entre deux plans de masse) sont considérées comme des lignes à lignes symétriques, ou tout simplement un routage en « lignes à lignes ». Comme les microrubans, leur modèle est basé sur l’épaisseur et la largeur de la trace, ainsi que sur la hauteur du substrat et le type diélectrique, le calcul étant ajusté pour que la trace soit intégrée entre les deux plans.
- Stripline asymétrique. Bien que de structure similaire au modèle de ligne à lignes symétrique, ce modèle tient compte de la trace de la ligne de transmission qui n’est pas équilibrée précisément entre les deux plans.
- Stripline couplée aux bords. Cette technique est utilisée pour le routage des paires différentielles de couches internes. C’est la même structure que la ligne de démarcation régulière, mais le modèle est plus complexe avec l’ajout de l’espacement des traces pour la paire différentielle.
- Stripline couplée au flanc. Cette technique est également utilisée pour le routage des paires différentielles de couches internes, mais au lieu d’être côte à côte, les paires sont empilées les unes sur les autres. Le modèle est similaire à celui de la ligne de démarcation couplée aux bords.
J’espère que ce tutoriel sur la ligne à bandes et les microrubans a été utile pour dissiper une partie de la confusion entourant ces concepts. Comprendre les différentes méthodes de routage des lignes de transmission à bandes et à microrubans vous aidera finalement à concevoir une meilleure carte haute vitesse.
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