2025-08-11
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उच्च गति वाले इलेक्ट्रॉनिक्स की दुनिया में, जहाँ सिग्नल प्रकाश की गति के अंशों पर यात्रा करते हैं, यहाँ तक कि मामूली विसंगतियाँ भी प्रदर्शन को पटरी से उतार सकती हैं। 5G नेटवर्क, AI प्रोसेसर और उच्च-आवृत्ति संचार प्रणालियों को शक्ति प्रदान करने वाले PCBs के लिए, प्रतिबाधा नियंत्रण केवल एक तकनीकी विवरण नहीं है—यह विश्वसनीय सिग्नल अखंडता की नींव है। 5% प्रतिबाधा बेमेल सिग्नल प्रतिबिंब का कारण बन सकता है जो डेटा दरों को कम करता है, त्रुटियों को प्रस्तुत करता है, या यहां तक कि संपूर्ण सिस्टम को क्रैश कर देता है।
यह मार्गदर्शिका प्रतिबाधा नियंत्रण और सिग्नल अखंडता को बनाए रखने में इसकी महत्वपूर्ण भूमिका को स्पष्ट करती है। ट्रांसमिशन लाइनों के भौतिकी को समझने से लेकर व्यावहारिक डिज़ाइन रणनीतियों को लागू करने तक, हम उन PCBs के लिए प्रतिबाधा नियंत्रण में महारत हासिल करने का पता लगाएंगे जो आज के सबसे अधिक मांग वाले अनुप्रयोगों में त्रुटिहीन प्रदर्शन करते हैं।
मुख्य निष्कर्ष
1. प्रतिबाधा नियंत्रण यह सुनिश्चित करता है कि सिग्नल ट्रांसमिशन लाइनें एक सुसंगत प्रतिरोध (उदाहरण के लिए, सिंगल-एंडेड के लिए 50Ω, डिफरेंशियल जोड़े के लिए 100Ω) बनाए रखें, प्रतिबिंब और सिग्नल हानि को कम करते हुए।
2. 1Gbps से ऊपर के सिग्नल के लिए, यहां तक कि 10% प्रतिबाधा बेमेल भी डेटा थ्रूपुट को 30% तक कम कर सकता है और त्रुटि दरों को 10x तक बढ़ा सकता है।
3. PCB पैरामीटर—ट्रेस चौड़ाई, डाइइलेक्ट्रिक मोटाई, और तांबे का भार—सीधे प्रतिबाधा को प्रभावित करते हैं, जिसमें 25Gbps+ अनुप्रयोगों के लिए ±5% तक की सख्त सहनशीलता की आवश्यकता होती है।
4. फ़ील्ड सॉल्वर्स और TDR (टाइम डोमेन रिफ्लेक्टोमेट्री) जैसे उन्नत उपकरण सटीक प्रतिबाधा सत्यापन को सक्षम करते हैं, जबकि डिज़ाइन नियम (उदाहरण के लिए, 90° कोणों से बचना) सिग्नल के क्षरण को रोकते हैं।
PCB डिज़ाइन में प्रतिबाधा क्या है?
प्रतिबाधा (Z) एक प्रत्यावर्ती धारा (AC) सिग्नल के लिए एक ट्रांसमिशन लाइन द्वारा प्रस्तुत कुल विरोध को मापता है, जिसमें प्रतिरोध, अधिष्ठापन और समाई शामिल होती है। PCBs में, इसे इसके बीच के संबंध से परिभाषित किया गया है:
a. प्रतिरोध (R): कंडक्टर (तांबे) और डाइइलेक्ट्रिक सामग्री से होने वाली हानियाँ।
b. अधिष्ठापन (L): करंट में बदलाव का विरोध, ट्रेस ज्यामिति के कारण।
c. समाई (C): ट्रेस और ग्राउंड प्लेन के बीच विद्युत क्षेत्र में संग्रहीत ऊर्जा।
उच्च गति वाले सिग्नल के लिए, प्रतिबाधा आवृत्ति-निर्भर होती है, लेकिन PCB डिज़ाइनर विशेषता प्रतिबाधा (Z₀) पर ध्यान केंद्रित करते हैं—एक अनंत लंबी ट्रांसमिशन लाइन की प्रतिबाधा, आमतौर पर सिंगल-एंडेड ट्रेस के लिए 50Ω और डिफरेंशियल जोड़े के लिए 100Ω (USB, ईथरनेट और PCIe में उपयोग किया जाता है)।
प्रतिबाधा नियंत्रण क्यों मायने रखता है
जब एक सिग्नल स्रोत (उदाहरण के लिए, एक माइक्रोप्रोसेसर) से लोड (उदाहरण के लिए, एक मेमोरी चिप) तक यात्रा करता है, तो स्रोत, ट्रांसमिशन लाइन और लोड के बीच कोई भी प्रतिबाधा बेमेल सिग्नल प्रतिबिंब का कारण बनता है। एक दीवार से टकराने वाली एक लहर की कल्पना करें—ऊर्जा का एक हिस्सा वापस उछलता है, मूल सिग्नल में हस्तक्षेप करता है।
प्रतिबिंबों के कारण:
a. सिग्नल विरूपण: मूल और परावर्तित सिग्नल ओवरलैपिंग “रिंगिंग” या “ओवरशूट” बनाते हैं, जिससे रिसीवर के लिए 1s और 0s को अलग करना मुश्किल हो जाता है।
b. समय त्रुटियाँ: प्रतिबिंब सिग्नल आगमन में देरी करते हैं, उच्च गति वाले डिजिटल सिस्टम में सेटअप/होल्ड समय का उल्लंघन करते हैं।
c. EMI (विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप): परावर्तित ऊर्जा शोर के रूप में विकिरण करती है, अन्य घटकों को बाधित करती है।
10Gbps सिस्टम में, 20% प्रतिबाधा बेमेल सिग्नल अखंडता को पूर्ण डेटा हानि के बिंदु तक कम कर सकता है। 28GHz पर संचालित 5G बेस स्टेशनों के लिए, यहां तक कि 5% बेमेल भी 3dB सिग्नल हानि का कारण बनता है—प्रभावी रेंज को आधा करने के बराबर।
ट्रांसमिशन लाइनें: प्रतिबाधा नियंत्रण की रीढ़
कम गति वाले डिज़ाइनों में (<100Mbps), ट्रेस सरल कंडक्टर के रूप में कार्य करते हैं। लेकिन 1Gbps से ऊपर, ट्रेस ट्रांसमिशन लाइनें बन जाते हैं—संरचनाएँ जिन्हें प्रतिबाधा को नियंत्रित करने के लिए डिज़ाइन किया जाना चाहिए।
PCBs में ट्रांसमिशन लाइनों के प्रकार
ट्रांसमिशन लाइन प्रकार
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संरचना
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विशिष्ट प्रतिबाधा
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सबसे अच्छा के लिए
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माइक्रोस्ट्रिप
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ऊपरी/निचले परत पर ट्रेस, नीचे ग्राउंड प्लेन के साथ
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40–60Ω
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सिंगल-एंडेड सिग्नल (RF, उच्च गति डिजिटल)
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स्ट्रिपलाइन
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दो ग्राउंड प्लेन के बीच सैंडविच ट्रेस
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50–100Ω
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डिफरेंशियल जोड़े (USB, PCIe)
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कोपलनर वेवगाइड
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एक ही परत पर ग्राउंड प्लेन के साथ ट्रेस
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45–55Ω
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उच्च-आवृत्ति RF (mmWave 5G)
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a. माइक्रोस्ट्रिप: रूट करना आसान और लागत प्रभावी, लेकिन उजागर ट्रेस के कारण EMI के लिए अधिक प्रवण।
b. स्ट्रिपलाइन: बेहतर EMI परिरक्षण (ग्राउंड प्लेन द्वारा संलग्न) लेकिन रूट करना कठिन और अधिक महंगा।
c. कोप्लनर वेवगाइड: 28GHz+ सिग्नल के लिए आदर्श, क्योंकि एक ही परत पर ग्राउंड प्लेन विकिरण को कम करते हैं।
PCBs में प्रतिबाधा को प्रभावित करने वाले कारक
प्रतिबाधा भौतिक PCB मापदंडों द्वारा निर्धारित की जाती है, जिन्हें डिज़ाइन और निर्माण के दौरान कसकर नियंत्रित किया जाना चाहिए:
1. ट्रेस चौड़ाई और मोटाई
a. चौड़ाई: व्यापक ट्रेस प्रतिबाधा को कम करते हैं (ट्रेस और ग्राउंड के बीच अधिक समाई)। 0.2mm FR4 (डाइइलेक्ट्रिक स्थिरांक = 4.2) पर एक 50Ω माइक्रोस्ट्रिप को 1oz तांबे के लिए ~0.3mm की ट्रेस चौड़ाई की आवश्यकता होती है।
b. मोटाई: मोटा तांबा (2oz बनाम 1oz) प्रतिरोध को कम करता है, प्रतिबाधा को थोड़ा कम करता है। उच्च-आवृत्ति संकेतों के लिए, त्वचा प्रभाव (सतह के पास करंट का प्रवाह) 1GHz से ऊपर ट्रेस मोटाई को कम महत्वपूर्ण बनाता है।
अंगूठे का नियम: ट्रेस चौड़ाई में 10% की वृद्धि प्रतिबाधा को ~5% तक कम कर देती है।
2. डाइइलेक्ट्रिक सामग्री और मोटाई
a. डाइइलेक्ट्रिक स्थिरांक (Dk): उच्च Dk वाली सामग्री (उदाहरण के लिए, FR4 में Dk = 4.2 है) समाई को बढ़ाती है, प्रतिबाधा को कम करती है। Rogers RO4350 (Dk = 3.48) जैसी कम-हानि वाली सामग्री का उपयोग 5G के लिए सिग्नल हानि को कम करने के लिए किया जाता है।
b. मोटाई (H): ट्रेस और ग्राउंड प्लेन के बीच की दूरी। H को बढ़ाने से समाई कम हो जाती है, प्रतिबाधा बढ़ जाती है। FR4 पर एक 50Ω माइक्रोस्ट्रिप को 0.3mm ट्रेस चौड़ाई के लिए H = 0.15mm की आवश्यकता होती है।
डाइइलेक्ट्रिक सामग्री
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Dk (1GHz)
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हानि स्पर्शरेखा (Df)
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प्रतिबाधा प्रभाव (बनाम FR4)
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सबसे अच्छा के लिए
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FR4
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4.2
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0.02
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आधार रेखा
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उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स (<10Gbps)
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Rogers RO4350
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3.48
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0.0037
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उच्च प्रतिबाधा (समान आयाम)
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5G, रडार (28–60GHz)
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PTFE (टेफ्लॉन)
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2.1
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0.0002
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काफी अधिक प्रतिबाधा
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एयरोस्पेस, 60GHz+ अनुप्रयोग
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3. ग्राउंड प्लेन निकटता
ट्रेस के ठीक नीचे एक ठोस ग्राउंड प्लेन सुसंगत प्रतिबाधा के लिए महत्वपूर्ण है:
ग्राउंड प्लेन के बिना, समाई भिन्न होती है, जिससे प्रतिबाधा में उतार-चढ़ाव होता है।
ग्राउंड प्लेन में स्लॉट या गैप एंटीना की तरह काम करते हैं, सिग्नल का विकिरण करते हैं और प्रतिबाधा नियंत्रण को कम करते हैं।
सर्वोत्तम अभ्यास: उच्च गति वाले ट्रेस के नीचे एक निरंतर ग्राउंड प्लेन बनाए रखें, ट्रेस चौड़ाई के 3x के भीतर कोई स्लॉट न हो।
4. ट्रेस स्पेसिंग (डिफरेंशियल जोड़े)
डिफरेंशियल जोड़े (विपरीत सिग्नल ले जाने वाले दो ट्रेस) प्रतिबाधा बनाए रखने के लिए युग्मन (विद्युत चुम्बकीय संपर्क) पर निर्भर करते हैं। जोड़े (S) के बीच की दूरी प्रतिबाधा को प्रभावित करती है:
निकट स्थान युग्मन को बढ़ाता है, डिफरेंशियल प्रतिबाधा (Zdiff) को कम करता है।
FR4 पर एक 100Ω डिफरेंशियल जोड़े को आमतौर पर ट्रेस चौड़ाई = 0.2mm, स्पेसिंग = 0.2mm, और H = 0.15mm की आवश्यकता होती है।
महत्वपूर्ण: असमान स्पेसिंग (उदाहरण के लिए, खराब रूटिंग के कारण) दो ट्रेस के बीच प्रतिबाधा बेमेल का कारण बनता है, सामान्य-मोड शोर अस्वीकृति को कम करता है।
प्रतिबाधा नियंत्रण के लिए डिज़ाइन करना: चरण-दर-चरण
सटीक प्रतिबाधा प्राप्त करने के लिए, सिमुलेशन से लेकर निर्माण तक, एक संरचित दृष्टिकोण की आवश्यकता होती है:
1. प्रतिबाधा आवश्यकताओं को परिभाषित करें
इनके आधार पर लक्ष्य प्रतिबाधाओं की पहचान करके प्रारंभ करें:
a. सिग्नल मानक: USB 3.2 90Ω डिफरेंशियल जोड़े का उपयोग करता है; PCIe 5.0 85Ω का उपयोग करता है।
b. डेटा दर: उच्च गति (25Gbps+) को सख्त सहनशीलता (±5% बनाम ±10% 10Gbps के लिए) की आवश्यकता होती है।
c. अनुप्रयोग: RF सिस्टम अक्सर 50Ω का उपयोग करते हैं; उच्च करंट के लिए पावर ट्रेस को 25Ω की आवश्यकता हो सकती है।
2. सिमुलेशन के लिए फ़ील्ड सॉल्वर्स का उपयोग करें
फ़ील्ड सॉल्वर्स (उदाहरण के लिए, Polar Si8000, Ansys HFSS) PCB मापदंडों के आधार पर प्रतिबाधा की गणना करते हैं, “क्या-अगर” विश्लेषण को सक्षम करते हैं:
a. इनपुट ट्रेस चौड़ाई, डाइइलेक्ट्रिक मोटाई, Dk, और तांबे का भार।
b. लक्ष्य प्रतिबाधा को हिट करने के लिए मापदंडों को समायोजित करें (उदाहरण के लिए, प्रतिबाधा को 60Ω से 50Ω तक कम करने के लिए ट्रेस को 0.2mm से 0.3mm तक चौड़ा करें)।
उदाहरण: Rogers RO4350 (Dk=3.48) पर 1oz तांबे के साथ एक 50Ω माइक्रोस्ट्रिप की आवश्यकता है:
c. ट्रेस चौड़ाई = 0.25mm
d. डाइइलेक्ट्रिक मोटाई = 0.127mm
e. ग्राउंड प्लेन सीधे नीचे
3. प्रतिबाधा अखंडता के लिए रूटिंग नियम
यहां तक कि सही सिमुलेशन के साथ, खराब रूटिंग प्रतिबाधा नियंत्रण को बर्बाद कर सकती है:
a. 90° कोणों से बचें: तेज कोने स्थानीय रूप से समाई बढ़ाते हैं, प्रतिबाधा डिप बनाते हैं। 45° कोण या गोल कोनों (त्रिज्या ≥3x ट्रेस चौड़ाई) का उपयोग करें।
b. सुसंगत ट्रेस चौड़ाई बनाए रखें: चौड़ाई में 0.1mm का बदलाव (0.3mm से 0.4mm तक) प्रतिबाधा को ~10% तक बदलता है—25Gbps सिस्टम में प्रतिबिंब पैदा करने के लिए पर्याप्त।
c. स्टब लंबाई को कम करें: स्टब (अप्रयुक्त ट्रेस सेगमेंट) एंटीना के रूप में कार्य करते हैं, सिग्नल को प्रतिबिंबित करते हैं। स्टब को रखें<10% सिग्नल तरंग दैर्ध्य (उदाहरण के लिए, <3mm for 10Gbps signals).
d. मैच ट्रेस लंबाई (डिफरेंशियल जोड़े): 10Gbps जोड़े में लंबाई बेमेल >5mm समय तिरछापन का कारण बनता है, शोर प्रतिरक्षा को कम करता है। लंबाई को बराबर करने के लिए “蛇形” (सर्पेन्टाइन) रूटिंग का उपयोग करें।
4. सामग्री चयन
आवृत्ति और हानि आवश्यकताओं के आधार पर डाइइलेक्ट्रिक्स चुनें:
a.<10Gbps: FR4 is cost-effective, with Dk = 4.2 and acceptable loss.
b. 10–25Gbps: उच्च-Tg FR4 (Tg ≥170°C) उच्च आवृत्तियों पर हानि को कम करता है।
c. >25Gbps: Rogers या PTFE हानि को कम करते हैं, 5G और डेटा सेंटर लिंक के लिए महत्वपूर्ण।
नोट: Dk आवृत्ति के साथ भिन्न होता है—FR4 का Dk 1GHz पर 4.2 से 10GHz पर 3.8 तक गिर जाता है, इसलिए ऑपरेटिंग आवृत्ति पर सिमुलेट करें।
प्रतिबाधा नियंत्रण के लिए निर्माण चुनौतियाँ
यहां तक कि सबसे अच्छे डिज़ाइन भी विफल हो सकते हैं यदि निर्माण प्रक्रियाएं भिन्नताएँ प्रस्तुत करती हैं:
1. ट्रेस चौड़ाई और मोटाई में सहनशीलता
a. PCB निर्माता आमतौर पर ट्रेस चौड़ाई को ±0.025mm तक नियंत्रित करते हैं, लेकिन इससे ±5% प्रतिबाधा भिन्नता हो सकती है। सख्त सहनशीलता (±3%) के लिए, “उन्नत एट्च” प्रक्रियाओं को निर्दिष्ट करें।
b. तांबे की मोटाई ±10% तक भिन्न होती है, जो प्रतिरोध को प्रभावित करती है। अधिकांश उच्च-गति वाले डिज़ाइनों के लिए 1oz तांबे का उपयोग करें, क्योंकि यह लागत और नियंत्रण को संतुलित करता है।
2. डाइइलेक्ट्रिक मोटाई भिन्नता
a. डाइइलेक्ट्रिक मोटाई (H) प्रतिबाधा को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करती है—H में ±0.01mm का बदलाव ±3% प्रतिबाधा बदलाव का कारण बनता है।
b. महत्वपूर्ण डिज़ाइनों के लिए ±0.005mm की डाइइलेक्ट्रिक मोटाई सहनशीलता सुनिश्चित करने के लिए निर्माताओं के साथ काम करें।
3. सोल्डर मास्क और सतह खत्म
a. सोल्डर मास्क एक पतली डाइइलेक्ट्रिक परत (0.01–0.03mm) जोड़ता है, प्रतिबाधा को 2–5% तक कम करता है। इसे फ़ील्ड सॉल्वर सिमुलेशन में शामिल करें।
b. सतह खत्म (ENIG, HASL) का प्रतिबाधा पर न्यूनतम प्रभाव पड़ता है, लेकिन सोल्डर जॉइंट विश्वसनीयता को प्रभावित करता है, जो अप्रत्यक्ष रूप से सिग्नल अखंडता को प्रभावित करता है।
प्रतिबाधा का परीक्षण और सत्यापन
सत्यापन के बिना प्रतिबाधा नियंत्रण पूरा नहीं होता है। प्रदर्शन को सत्यापित करने के लिए इन उपकरणों का उपयोग करें:
1. टाइम डोमेन रिफ्लेक्टोमेट्री (TDR)
TDR ट्रेस के नीचे एक तेजी से बढ़ने वाला पल्स भेजता है और प्रतिबिंबों को मापता है, एक प्रतिबाधा प्रोफ़ाइल बनाता है। यह पहचान करता है:
a. बेमेल (उदाहरण के लिए, 50Ω ट्रेस में 60Ω सेगमेंट)।
b. स्टब लंबाई और असंततता।
c. ट्रेस के साथ प्रतिबाधा भिन्नता (सहनशीलता उच्च-गति के लिए ±5% होनी चाहिए)।
2. नेटवर्क विश्लेषक
वेक्टर नेटवर्क विश्लेषक (VNAs) आवृत्ति पर S-पैरामीटर (ट्रांसमिशन/रिफ्लेक्शन कोएफ़िशिएंट) को मापते हैं, सत्यापित करते हैं:
a. इंसर्शन हानि (ट्रेस के माध्यम से सिग्नल हानि)।
b. रिटर्न हानि (परावर्तित शक्ति, आदर्श रूप से <-15dB 10Gbps के लिए)।
c. क्रॉसस्टॉक (आसन्न ट्रेस के बीच सिग्नल रिसाव, <-30dB डिफरेंशियल जोड़े के लिए)।
3. आई डायग्राम
एक आई डायग्राम हजारों सिग्नल ट्रांज़िशन को ओवरले करता है, यह दर्शाता है कि रिसीवर 1s और 0s को कितनी अच्छी तरह से अलग कर सकता है। एक “बंद आंख” खराब प्रतिबाधा नियंत्रण और सिग्नल क्षरण को इंगित करता है। 25Gbps सिग्नल के लिए, आंख कम से कम 20% समय मार्जिन के साथ खुली रहनी चाहिए।
सामान्य प्रतिबाधा नियंत्रण गलतियाँ और समाधान
गलती
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प्रभाव
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समाधान
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आवृत्ति-निर्भर Dk को अनदेखा करना
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उच्च आवृत्तियों पर 5–10% प्रतिबाधा त्रुटि
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ऑपरेटिंग आवृत्ति (उदाहरण के लिए, 10GHz) पर Dk मानों का उपयोग करके सिमुलेट करें
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असंगत ग्राउंड प्लेन
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उतार-चढ़ाव वाली प्रतिबाधा, EMI
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उच्च गति वाले ट्रेस के नीचे बिना स्लॉट के एक ठोस ग्राउंड प्लेन का उपयोग करें
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सोल्डर मास्क की अनदेखी
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2–5% प्रतिबाधा में कमी
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फ़ील्ड सॉल्वर मॉडल में सोल्डर मास्क शामिल करें
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डिफरेंशियल जोड़े में लंबाई बेमेल
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समय तिरछापन, कम शोर प्रतिरक्षा
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लंबाई को 5mm के भीतर मिलाएं, सर्पेन्टाइन रूटिंग का उपयोग करें
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90° ट्रेस कोण
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स्थानीय प्रतिबाधा डिप
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45° कोण या गोल कोनों का उपयोग करें
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विशिष्ट अनुप्रयोगों में प्रतिबाधा नियंत्रण
विभिन्न उद्योगों में अद्वितीय प्रतिबाधा आवश्यकताएं होती हैं, जो सिग्नल गति और वातावरण से संचालित होती हैं:
1. 5G और वायरलेस संचार
a. आवृत्ति: 28–60GHz (mmWave)।
b. प्रतिबाधा: RF पथों के लिए 50Ω सिंगल-एंडेड; बेसबैंड के लिए 100Ω डिफरेंशियल।
c. चुनौतियाँ: mmWave पर उच्च हानि को कम-Dk सामग्री (Rogers) और सख्त प्रतिबाधा नियंत्रण (±3%) की आवश्यकता होती है।
d. समाधान: विकिरण को कम करने के लिए एक ही परत पर ग्राउंड प्लेन के साथ कोप्लनर वेवगाइड।
2. डेटा सेंटर (100Gbps+ लिंक)
a. सिग्नल: PCIe 5.0 (32Gbps), ईथरनेट 400G (50Gbps प्रति लेन)।
b. प्रतिबाधा: 85Ω डिफरेंशियल जोड़े (PCIe); 100Ω (ईथरनेट)।
c. चुनौतियाँ: घनीभूत रूप से पैक किए गए ट्रेस के बीच क्रॉसस्टॉक।
d. समाधान: स्पेसिंग ≥3x ट्रेस चौड़ाई और ग्राउंडेड कोप्लनर के साथ स्ट्रिपलाइन रूटिंग।
3. ऑटोमोटिव ADAS
a. सिग्नल: कैमरा लिंक (GMSL, 6Gbps), रडार (77GHz)।
b. प्रतिबाधा: 100Ω डिफरेंशियल (GMSL); 50Ω (रडार)।
c. चुनौतियाँ: तापमान चरम सीमा (-40°C से 125°C) Dk और प्रतिबाधा को प्रभावित करती है।
d. समाधान: तापमान पर स्थिर Dk के साथ उच्च-Tg FR4 और चरम तापमान पर TDR परीक्षण।
4. मेडिकल इमेजिंग
a. सिग्नल: अल्ट्रासाउंड (10–20MHz), सेंसर से उच्च गति डेटा।
b. प्रतिबाधा: एनालॉग पथों के लिए 50Ω; डिजिटल के लिए 100Ω।
c. चुनौतियाँ: संवेदनशील इमेजिंग उपकरण से EMI।
d. समाधान: परिरक्षित स्ट्रिपलाइन और ग्राउंडेड बाड़ों को सिग्नल को अलग करने के लिए।
अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न
प्र: सिंगल-एंडेड और डिफरेंशियल प्रतिबाधा के बीच क्या अंतर है?
ए: सिंगल-एंडेड प्रतिबाधा (उदाहरण के लिए, 50Ω) ग्राउंड के सापेक्ष एक ट्रेस को मापता है। डिफरेंशियल प्रतिबाधा (उदाहरण के लिए, 100Ω) दो युग्मित ट्रेस के बीच की प्रतिबाधा को मापता है, जो शोर-प्रतिरोधी सिग्नल के लिए महत्वपूर्ण है।
प्र: प्रतिबाधा सहनशीलता कितनी सख्त होनी चाहिए?
ए: के लिए <1Gbps: ±10%. 1–10Gbps: ±5%.>10Gbps: ±3%। सैन्य/एयरोस्पेस को अक्सर अत्यधिक विश्वसनीयता के लिए ±2% की आवश्यकता होती है।
प्र: क्या मैं 25Gbps सिग्नल के लिए FR4 का उपयोग कर सकता हूँ?
ए: FR4 काम करता है लेकिन Rogers की तुलना में अधिक हानि होती है। छोटे ट्रेस (<10cm), FR4 स्वीकार्य है; लंबे ट्रेस को सिग्नल अखंडता बनाए रखने के लिए कम-हानि वाली सामग्री की आवश्यकता होती है।
प्र: क्या ट्रेस लंबाई प्रतिबाधा को प्रभावित करती है?
ए: नहीं—प्रतिबाधा ज्यामिति का एक कार्य है, लंबाई का नहीं। हालाँकि, लंबे ट्रेस हानि (क्षीणन) को बढ़ाते हैं, जो प्रतिबाधा से स्वतंत्र रूप से सिग्नल अखंडता को कम करता है।
प्र: क्या विया प्रतिबाधा को प्रभावित करते हैं?
ए: विया असंततता प्रस्तुत करते हैं, जिससे प्रतिबाधा स्पाइक्स होती है। विया उपयोग को कम करें; जब आवश्यक हो, तो अप्रयुक्त विया स्टब को हटाने और प्रतिबाधा बनाए रखने के लिए “बैक-ड्रिलिंग” का उपयोग करें।
निष्कर्ष
प्रतिबाधा नियंत्रण उच्च गति वाले PCBs में सिग्नल अखंडता का आधार है, यह सुनिश्चित करता है कि सिग्नल विकृति या हानि के बिना अपने गंतव्य तक पहुँचें। माइक्रोस्ट्रिप्स से लेकर स्ट्रिपलाइन तक, FR4 से लेकर Rogers तक, हर डिज़ाइन विकल्प—ट्रेस चौड़ाई, डाइइलेक्ट्रिक सामग्री, रूटिंग—प्रतिबाधा को प्रभावित करता है और, अंततः, प्रदर्शन।
सटीक सिमुलेशन को सावधानीपूर्वक रूटिंग और निर्माण निरीक्षण के साथ मिलाकर, इंजीनियर 5G, AI और अगली पीढ़ी के इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए आवश्यक सख्त प्रतिबाधा सहनशीलता प्राप्त कर सकते हैं। जैसे-जैसे डेटा दरें बढ़ती रहती हैं (100Gbps और उससे आगे), प्रतिबाधा नियंत्रण में महारत हासिल करना और भी महत्वपूर्ण होता जाएगा—उन डिज़ाइनों को अलग करना जो आधुनिक तकनीक की मांगों को पूरा करने में विफल रहते हैं।
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