Измерение импеданса
Измерение импеданса — контроль волнового сопротивления проводников и дифференциальных пар рефлектометрическим методом (Time Domain Reflectometry, TDR).
Платы с контролем импеданса требуют выполнения измерений, которые подтверждают, что значения волновых сопротивлений находятся в пределах допуска. Для этого на специальном тестовом купоне, который располагается на заводской заготовке, выполняются отрезки проводников заданной ширины и в заданных слоях. Используя специальный прибор, проверяется соответствие волновых сопротивлений на купоне для каждой заготовке, тем самым получая подтверждение тому, что печатные платы на этой заготовке выполнены с корректным импедансом в пределах допуска. Заготовки с некорректным импедансом отбраковываются. Вместе с изготовленными печатными платами, как правило, предоставляется отчет о контроле импеданса (Impedance Test Report).
Параметры материала
Типовой материал FR4 для изготовления печатных плат имеет значение диэлектрической постоянной (Er) около 4,5…4,7 на низкой частоте (1 МГц), но с ростом частоты до 1 ГГц оно линейно уменьшается до Er=3,8…4,2 (в зависимости от марки материала и вида плетения). Реальные значения Er могут колебаться в пределах ±25%. Существуют «нормированные» виды материала FR4, у которых значение Er нормируется и гарантируется изготовителем, и они ненамного дороже обычных, но производители печатных плат не обязаны использовать «нормированные» виды FR4, если это специально не указано в заказе на печатную плату.
При расчете импеданса линий на печатной плате надо брать значение диэлектрической постоянной для максимальной частоты спектра сигнала. При работе с цифровыми сигналами длительность фронта составляет единицы наносекунд, что соответствует максимальным частотам порядка 1 ГГц и диэлектрической проницаемости порядка 4,0.
Толщина диэлектрика
Производители печатных плат работают с диэлектриками стандартных толщин («препреги» и «ядра»), и их толщина в каждом слое должна быть определена перед запуском платы в производство, с учетом допусков на толщину (около ±10%).
Высокочастотные материалы
Для сигналов частотой выше 1 ГГц может оказаться необходимым применение более высокочастотных материалов, с лучшей стабильностью и другими диэлектрическими параметрами (такими как Duroid фирмы Rogers и т. д.).