При проектороании печатных плат необходимо учитывать диэлектрические
свойства материала (диэлектрическая проницаемость и тангенс угла диэлектрических потерь).
От правильного выбора материала зависит исправная работа плты.
Диэлектрическая постоянная (проницаемость)
- отношение емкости конденсатора, где в качестве диэлектрика используется испытываемый материал,
к емкости такого же воздушного конденсатора.
Она существенно зависит от типа вещества и от внешних условий (температуры,
давления, влажности и частоты).
а) конденсатор, состоящий из параллельных проводящих
пластин
|
б) тот же конденсатор с изолирующим слоем между
пластинами
|
Эту характеристику необходимо учитывать (особенно для высокочастотных пп) по той причине,
что высокое быстродействие
современных пп предъявляет особые требвания к таким параметрам, как время задержки сигналов
и емкость. Скорость передачи сигналов в проводниках зависит главным образом от
диэлектрической проницаемости. Ее значения для современных диэлектриков для печатных плат лежат в пределах
2,2 - 10,2. Задержка сигнала в линии может превышать 6 нс/м.
Так же задержка увеличивается с увеличением частоты подаваемого напряжения.
Если на проводник подать идеальное, прямоугольное, напряжение (1)
(см. рис.), то на выходе сигнал "размывается" (2), появляется сдвиг
фаз. Чем больше частота и тангенс угла потерь, тем сильнее искажается сигнал.
Тангенс угла диэлектрических потерь в изоляционных материалах
определяется отношением общих потерь мощности в материале к произведению
напряжения и тока в конденсаторе, в котором исследуемый материал работает в качестве диэлектрика.
Диэлектрические потери обусловлены нагревом диэлектрика.
Их составляющими являются потери на электропроводность, поляризацию диэлектрика, резонансные потери
(при частотах, совпадающих с собственными частотами колебаний электронов и ионов),
потери, обусловленные неоднородностью
(слоистостью, проводящими и газовыми включениями).
Чем
меньше тангенс угла потерь, тем высококачественее радиоэлемент. Обычно через
тангенс угла потерь характеризуют добротность конденсаторов.
Использование диэлектриков с улучшенными диэлектрическими параметрами дает незначительный
выигрыш в задержке. Поэтому в общем случае задержка зависит от длины печатных проводников.
В высокочастотных печатных платах из-за разной длины проводников в конечные точки сигнал
приходит в разное время и в разной фазе. Чтобы этого избежать, форму проводника корректируются таким образом,
чтобы их длина была одинаковой.
Часто на печатной плате выполняются конденсаторы. Это накладывает ограничение на
допустимые колебания диэлектрической постоянной, т.к. в партии конденсаторов их величина их емкостей
должна колебаться в пределах заданной величины. Для FR4 на частоте 1 МГц значение диэлектрической проницаемости
не должно превышать 5,4, а типовое значение составляет 4,5. Тангенс угла диэлектрических потерь на
этой частоте должен быть
не более 0,035, а его типовое значение 0,017.
|