Todo lo que necesitas saber sobre ¿Qué son los cupones de prueba de impedancia de PCB?

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Los cupones de prueba de impedancia de PCB son estructuras especialmente diseñadas en un PCB utilizadas para medir y validar las características de impedancia de las líneas de transmisión del PCB. La impedancia es un parámetro crucial en los circuitos digitales y analógicos de alta velocidad, ya que determina la integridad de la señal y el rendimiento del PCB.

PCB Impedance Test Coupons

Durante el proceso de fabricación de PCB, se fabrican junto con el PCB principal unos cupones de prueba de impedancia. Estos deben ubicarse estratégicamente en el mismo panel de PCB que el PCB principal, generalmente en el centro del panel de trabajo. Se someten a los mismos pasos de fabricación, incluyendo el grabado, chapado y aplicación de máscara de soldadura. Sin embargo, se realizan mediciones y pruebas adicionales en estos cupones para verificar las características de impedancia.

Los cupones de prueba de impedancia se utilizan comúnmente para probar PCB en el campo de la electrónica de alta frecuencia, como dispositivos de comunicación, circuitos de radiofrecuencia, sistemas de radar y transmisión de datos de alta velocidad. Estos cupones ayudan a verificar si las características de impedancia del PCB cumplen con los requisitos de diseño, asegurando la calidad de la transmisión de señales y el rendimiento de coincidencia de impedancia.

Existe una estrecha relación entre los cupones de prueba de impedancia y el ancho y espaciado de las pistas. Al diseñar estos cupones, típicamente se utilizan anchos y espaciados específicos para lograr el valor de impedancia deseado. De acuerdo con la fórmula de impedancia característica para líneas de transmisión, aumentar el ancho de las pistas disminuye la resistencia de la línea, lo que resulta en un valor de impedancia más bajo, y viceversa. Por lo tanto, al ajustar la combinación de ancho de pista y espaciado, se puede lograr el valor de impedancia deseado.

Las fórmulas de impedancia característica comúnmente utilizadas son las siguientes:

impedance formulas

Microstrip:

Z0 = [87 / (εr + 1.41)] * ln [(5.98h / w) + 1.74]

En esta fórmula, Z0 representa la impedancia característica de la línea de microstrip en ohmios, εr denota la permitividad relativa (constante dieléctrica) del material (adimensional), h representa el grosor del sustrato en metros y w representa el ancho de la línea de microstrip en metros.

Coaxial:

Z0 = (138 / √εr) * ln(D/d)

En esta fórmula, Z0 representa la impedancia característica de la línea coaxial en ohmios, εr denota la permitividad relativa (constante dieléctrica) del material (adimensional), D representa la distancia entre los conductores interno y externo en metros y d representa el diámetro del conductor interno en metros.

Si bien los cupones de prueba ayudan a identificar defectos de fabricación y reducir los costos de depuración y rediseño, tienen limitaciones. El uso de cupones de prueba de PCB puede impactar los costos al aumentar los gastos de mano de obra y reducir la utilización del material de la placa, lo que aumenta los costos de materia prima. En el proceso de fabricación de PCB, los cupones de prueba generalmente requieren un diseño, fabricación y ensamblaje por separado, lo que significa que se necesita mano de obra adicional y más tiempo para manejarlos. Además, los cupones de prueba a menudo ocupan una parte del espacio de la placa PCB, reduciendo la utilización general del material de la placa y resultando en costos adicionales de materia prima.

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