トレースインピーダンスとは何ですか?

銅は銀に次いで抵抗が低いため、プリント基板の配線やトレースに適した素材です。抵抗計をトレース上に置くと、直流抵抗は無視できます。しかし、交流インピーダンスの場合はそうではありません。インピーダンスは周波数に依存し、すべての配線やトレースは、あらゆるドライバから流れる電流に対して何らかのインピーダンスを生成します。トレースインピーダンスは通常、信号の立ち上がり時間が速い場合にのみ問題となりますが、その存在と潜在的な影響を認識しておくことは非常に重要です。しかし、なぜトレースインピーダンスが重要なのでしょうか？その原因は何でしょうか？そして、管理できるのでしょうか？「制御インピーダンス」という言葉を耳にしたことがあるなら、インピーダンスを調整できることを既にご存知かもしれません。しかし、その方法と理由を理解するには、トレースインピーダンスの性質に関する基本的な理解が不可欠です。

トレースインピーダンスの仕組み

各トレースには、ほとんど区別がつかず、トレースの断面積に反比例する分布直列インダクタンスがあります。立ち上がり時間が長くなると、結果として生じるインピーダンスがより顕著になります。さらに、各トレースには、トレースと信号リターン パスに沿って分布する容量があり、これはトレースの幅と、信号リターン パスとトレース間の材料の誘電率によって決まります。繰り返しますが、立ち上がり時間が長くなると、この容量を流れようとする電流によって生成されるインピーダンスがかなり大きくなる可能性があります。ドライバはすべてのトレースを分布 LC 回路と認識し、トレースの AC インピーダンスはこの分布 LC 回路から生じます。これは、このインピーダンスを考慮してトレース環境を設計する試みがなく、インダクタンスと容量がトレースに沿って自然に変化するようにしているため、制御されていないインピーダンスと呼ばれます。結果として生じるインピーダンスは通常、動作に影響を与えないため、それを制御する方法の開発に時間や費用をかける必要はありません。

制御されたインピーダンス

インピーダンス制御回路を設計するには、特定の公式とソフトウェア ツールを使用して、これら 3 つの幾何学的特徴のそれぞれについて正しい値を計算する必要があります。信号リターン パスと信号トレース間のトレース幅と間隔は通常、最も調整が容易ですが、誘電係数は通常、回路基板の材料によって固定されます。必要な値を計算し終えたら、それを回路設計に適用し、これらの仕様を満たすように基板を製造できます。インピーダンス制御回路を設計することで、反射を最小限に抑え、信号品質の劣化や損失なしに、信号がトレースに沿ってスムーズかつ効率的に伝送されることを保証できます。つまり、回路内のインピーダンスを制御するには、幅、間隔、誘電係数など、トレースの幾何学的特徴を慎重に制御する必要があります。そうすることで、トレースの全長にわたって一定のインピーダンスを維持する回路を作成し、信号品質とパフォーマンスを向上させることができます。

PCBトレースのインピーダンスを決定する方法

プリント基板のインピーダンス制御を確実に実現するには、インピーダンスを正確に測定することが不可欠です。トレースインピーダンス計算ツールはオンラインまたはCADソフトウェアで入手でき、トレース幅、トレース厚さ、ラミネート厚さ、誘電体厚さ、銅重量など、インピーダンスを決定する複数のパラメータを考慮に入れます。これらのパラメータを計算した後、トレース幅を調整することで、目的のインピーダンスを実現できます。基板の有効性をテストするには、実際の基板と同じパネルで同時に製造されたテストクーポンを使用することをお勧めします。正確なテスト結果を得るには、これらのテストクーポンのトレースが基板のトレースと同一である必要があります。インピーダンス制御されたプリント基板を製造するには、インピーダンスを正確に測定することが重要です。テストクーポンは製造パネルの両端に作成され、テスターは基板を損傷することなくインピーダンスを測定できます。インピーダンスは、時間領域反射率計（TDR）、ネットワークアナライザ、またはインピーダンス制御テストシステムを使用して測定できます。インピーダンス制御テストシステムの使用経験を持つエンジニアは、高品質な結果を保証します。さらに詳しい情報が必要な場合、または業界向けにインピーダンス制御 PCB を注文したい場合は、今すぐ Sprintpcb にお問い合わせください。