La primera vez que escuché una presentación sobre técnicas de diseño de alta velocidad, se me pasó por la cabeza. Dado que esto fue al comienzo de mi carrera como diseñador, estoy seguro de que fue mi inexperiencia lo que causó la confusión. Todo el concepto de enrutamiento de línea de placas y microstrips no tenía ningún sentido para mí y pensé que el instructor estaba hablando de un tipo completamente diferente de PCB con el que no estaba familiarizado. Afortunadamente, mi confusión se aclaró rápidamente cuando aprendí que no es la PCB en sí lo que se considera una línea de placas o una microstrip. En cambio, la línea de placas y la microstrip son diferentes métodos de enrutamiento de líneas de transmisión de alta velocidad en una PCB.
Comprender la línea de placas y la microstrip puede ser difícil. Así que si es nuevo en el diseño de PCB o si está buscando un repaso sobre el tema, esta revisión básica es para usted.
La línea de placas y la microstrip son métodos para enrutar líneas de transmisión de alta velocidad en su PCB. La línea de placas es un trazado de línea de transmisión rodeado de material dieléctrico suspendido entre dos planos de tierra en capas internas de una PCB. El enrutamiento de microstrip es un trazado de línea de transmisión enrutado en una capa externa de la placa. Debido a esto, está separado de un solo plano de tierra por un material dieléctrico.
Con la línea de transmisión en la capa superficial de la placa, el enrutamiento de microstrip tiene mejores características de señal que la línea de placas. La fabricación de placas también es menos costosa con microstrip, ya que la estructura de capas de un plano y una capa de señal simplifica el proceso de fabricación. La línea estriada puede ser más compleja de fabricar porque requiere múltiples capas para soportar la traza incrustada entre dos planos de tierra. Sin embargo, el ancho de una traza de impedancia controlada en línea estriada es menor que una traza de impedancia en microstrip del mismo valor. Esto se debe al segundo plano de tierra. Estos anchos de traza más pequeños permiten mayores densidades de circuito, lo que a su vez permite un diseño más compacto. El enrutamiento de la capa interna de la línea de placas también reduce la EMI y proporciona una mejor protección contra riesgos.
La línea de placas y la microstrip tienen diferentes beneficios. La decisión de cuál es el mejor método debe basarse en las necesidades del diseño. En un diseño denso de alta velocidad, a menudo se usa una mezcla de ambos métodos en una placa multicapa para lograr los objetivos de diseño.
Además, es extremadamente importante mantener la impedancia controlada en todo el diseño al enrutar líneas de transmisión en un diseño de alta velocidad. La capa de la PCB en la que se enruta la línea de transmisión, las características físicas de la traza de la línea de transmisión y las características del dieléctrico deben calcularse juntas para obtener los valores de impedancia correctos para el circuito. Hay muchas calculadoras de impedancia diferentes con diferentes modelos de línea estriada y microstrip que están disponibles para hacer estos cálculos.
EJEMPLOS DE ENRUTAMIENTO DE LÍNEA DE banda Y MICROSTRIP
Los siguientes son algunos ejemplos de técnicas de enrutamiento de línea de banda y microstrip y cómo algunas de sus características afectan sus cálculos de impedancia:
- Microstrip. Las líneas de transmisión que se enrutan en las capas externas se consideran microstrip. El modelo para estos se basa en el grosor y el ancho de la traza, y la altura del sustrato y el tipo dieléctrico.
- Microstrip Acoplado al borde. Esta técnica se utiliza para enrutar pares diferenciales. Es la misma estructura que el enrutamiento de microstrip normal, pero el modelo es más complejo con la adición del espaciado de trazas para el par diferencial.
- Microstrip integrado. Esta estructura es similar a la microstrip normal, excepto que hay otra capa de dieléctrico por encima de la línea de transmisión. La máscara de soldadura se puede considerar como una capa de dieléctrico y debe tenerse en cuenta en el cálculo de impedancia.
- Línea estriada simétrica. Las líneas de transmisión que se enrutan en capas internas (entre dos planos de tierra) se consideran líneas con bandas simétricas, o simplemente enrutamiento de «líneas con bandas» simples. Al igual que la microstrip, su modelo se basa en el grosor y el ancho de la traza, y la altura del sustrato y el tipo dieléctrico, con el cálculo ajustado para que la traza esté incrustada entre los dos planos.
- Línea estriada asimétrica. Aunque es similar en estructura al modelo de línea estriada simétrica, este modelo tiene en cuenta la traza de la línea de transmisión que no está equilibrada con precisión entre los dos planos.
- Línea con placas de borde acopladas. Esta técnica se utiliza para enrutar pares diferenciales de capas internas. Es la misma estructura que la línea estriada regular, pero el modelo es más complejo con la adición del espaciado de trazas para el par diferencial.
- Línea con placas frontales Acopladas en el costado. Esta técnica también se utiliza para enrutar pares diferenciales de capas internas, pero en lugar de lado a lado, los pares se apilan uno encima del otro. El modelo es similar al de la línea de placas con borde acoplado.
Espero que este tutorial sobre línea de placas y microstrip haya sido útil para aclarar parte de la confusión que rodea estos conceptos. Comprender cuáles son los diferentes métodos de línea de banda y microstrip para enrutar las líneas de transmisión, en última instancia, lo ayudará a diseñar una mejor placa de alta velocidad.
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