يشتمل التوصيل البيني لنظام لوحة الدائرة على لوحة من رقاقة إلى دائرة ، وربط داخلي PCB والتواصل بين PCB والأجهزة الخارجية. في تصميم الترددات الراديوية ، تعد الخصائص الكهرومغناطيسية عند نقطة الاتصال أحد المشاكل الرئيسية التي يواجهها التصميم الهندسي. يقدم هذا البحث تقنيات مختلفة للأنواع الثلاثة المذكورة أعلاه من تصميم التوصيل البيني ، بما في ذلك طرق تركيب الجهاز وعزل الأسلاك وإجراءات تقليل محاثة الرصاص.

هناك إشارات على أن لوحات الدوائر المطبوعة يتم تصميمها بوتيرة متزايدة. مع استمرار زيادة معدلات البيانات ، يدفع النطاق الترددي المطلوب لنقل البيانات أيضًا سقف تردد الإشارة إلى 1 جيجاهرتز أو أعلى. إن تقنية الإشارات عالية التردد هذه ، على الرغم من أنها أبعد من تقنية الموجة المليمترية (30 جيجاهرتز) ، تتضمن تقنية الترددات اللاسلكية وتقنية الموجات الدقيقة المنخفضة.

يجب أن تكون أساليب التصميم الهندسي للترددات الراديوية قادرة على التعامل مع تأثيرات المجال الكهرومغناطيسي الأقوى والتي تتولد عادةً عند الترددات الأعلى. يمكن أن تحفز هذه المجالات الكهرومغناطيسية إشارات على خطوط الإشارة المجاورة أو خطوط ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، مما يتسبب في تداخل غير مرغوب فيه (تداخل وضوضاء كلية) ويضر بأداء النظام. يرجع السبب الرئيسي للخسارة في عدم تطابق المعاوقة ، والذي له نفس التأثير على الإشارة مثل الضوضاء الإضافية والتداخل.

ولخسارة العودة العالية تأثيران سلبيان: 1. ستؤدي الإشارة المنعكسة إلى مصدر الإشارة إلى زيادة ضوضاء النظام ، مما يجعل من الصعب على المستقبل تمييز الضوضاء عن الإشارة ؛ 2. 2. أي إشارة منعكسة ستؤدي بشكل أساسي إلى تدهور جودة الإشارة لأن شكل إشارة الدخل يتغير.

على الرغم من أن الأنظمة الرقمية متسامحة للغاية مع الخطأ لأنها تتعامل فقط مع إشارات 1 و 0 ، إلا أن التوافقيات المتولدة عندما ترتفع النبضة بسرعة عالية تتسبب في ضعف الإشارة عند الترددات الأعلى. على الرغم من أن تصحيح الخطأ الأمامي يمكن أن يزيل بعض التأثيرات السلبية ، يتم استخدام جزء من عرض النطاق الترددي للنظام لإرسال البيانات الزائدة ، مما يؤدي إلى تدهور الأداء. الحل الأفضل هو الحصول على تأثيرات التردد اللاسلكي التي تساعد بدلاً من الانتقاص من سلامة الإشارة. من المستحسن أن يكون إجمالي خسارة العودة عند أعلى تردد لنظام رقمي (عادة نقطة بيانات رديئة) -25 ديسيبل ، أي ما يعادل VSWR 1.1.

يهدف تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور إلى أن يكون أصغر وأسرع وأقل تكلفة. بالنسبة إلى RF PCBS ، تحد الإشارات عالية السرعة أحيانًا من تصغير تصميمات ثنائي الفينيل متعدد الكلور. في الوقت الحاضر ، الطريقة الرئيسية لحل مشكلة الحديث المتبادل هي الإدارة الأرضية ، والتباعد بين الأسلاك وتقليل محاثة الرصاص. الطريقة الرئيسية لتقليل خسارة العودة هي مطابقة المعاوقة. تتضمن هذه الطريقة الإدارة الفعالة لمواد العزل وعزل خطوط الإشارة النشطة والخطوط الأرضية ، خاصة بين حالة خط الإشارة والأرض.

نظرًا لأن الاتصال البيني هو الحلقة الأضعف في سلسلة الدائرة ، في تصميم الترددات الراديوية ، فإن الخصائص الكهرومغناطيسية لنقطة الربط هي المشكلة الرئيسية التي تواجه التصميم الهندسي ، ويجب فحص كل نقطة ربط وحل المشكلات الحالية. يشمل التوصيل البيني للوحة الدائرة التوصيل البيني للوحة الدائرة الكهربائية ، والتوصيل البيني لثنائي الفينيل متعدد الكلور ، والتوصيل البيني لإدخال / إخراج الإشارة بين ثنائي الفينيل متعدد الكلور والأجهزة الخارجية.

الترابط بين الرقاقة ولوحة ثنائي الفينيل متعدد الكلور

تتوفر بالفعل PenTIum IV والرقائق عالية السرعة التي تحتوي على عدد كبير من وصلات الإدخال / الإخراج. أما بالنسبة للرقاقة نفسها ، فإن أداؤها موثوق به ، وقد وصل معدل المعالجة إلى 1 جيجا هرتز. أحد الجوانب الأكثر إثارة في ندوة GHz Interconnect الأخيرة (www.az.ww. Com) هو أن مناهج التعامل مع الحجم المتزايد باستمرار وتواتر الإدخال / الإخراج معروفة جيدًا. تكمن المشكلة الرئيسية للربط بين الرقاقة وثنائي الفينيل متعدد الكلور في أن كثافة التوصيل البيني عالية جدًا. تم تقديم حل مبتكر يستخدم جهاز إرسال لاسلكي محلي داخل الشريحة لنقل البيانات إلى لوحة دائرة كهربائية قريبة.

وسواء كان هذا الحل يعمل أم لا ، فقد كان واضحًا للحضور أن تقنية تصميم الدوائر المتكاملة تتقدم بفارق كبير عن تقنية تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور لتطبيقات التردد العالي.

ربط ثنائي الفينيل متعدد الكلور

تقنيات وطرق تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور عالي التردد هي كما يلي:

1. ينبغي استخدام زاوية 45 درجة لزاوية خط النقل لتقليل خسارة العودة (الشكل 1) ؛

2 قيمة ثابتة للعزل وفقًا لمستوى لوحة الدائرة العازلة عالية الأداء التي يتم التحكم فيها بدقة. هذه الطريقة مفيدة للإدارة الفعالة للمجال الكهرومغناطيسي بين المواد العازلة والأسلاك المجاورة.

3. يجب تحسين مواصفات تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور للحفر عالي الدقة. ضع في اعتبارك تحديد خطأ إجمالي في عرض الخط بمقدار +/- 0.0007 بوصة ، وإدارة المقاطع السفلية والعرضية لأشكال الأسلاك وتحديد شروط طلاء الجدار الجانبي للأسلاك. تعتبر الإدارة الشاملة لهندسة الأسلاك (الأسلاك) وأسطح الطلاء مهمة لمعالجة تأثيرات الجلد المتعلقة بترددات الميكروويف ولتنفيذ هذه المواصفات.

4. يوجد محاثة نقر في الخيوط البارزة. تجنب استخدام المكونات مع الخيوط. بالنسبة للبيئات عالية التردد ، من الأفضل استخدام المكونات المثبتة على السطح.

5. للإشارة من خلال الثقوب ، تجنب استخدام عملية PTH على اللوحة الحساسة ، حيث يمكن أن تسبب هذه العملية محاثة الرصاص في الفتحة من خلال.

6. توفير طبقات أرضية وفيرة. تُستخدم الثقوب المقولبة لتوصيل طبقات التأريض هذه لمنع المجالات الكهرومغناطيسية ثلاثية الأبعاد من التأثير على لوحة الدائرة.

7. لاختيار عملية الطلاء بالنيكل غير الكهربائي أو عملية طلاء الذهب بالغمر ، لا تستخدم طريقة طلاء HASL. يوفر هذا السطح المطلي بالكهرباء تأثير جلد أفضل للتيارات عالية التردد (الشكل 2). بالإضافة إلى ذلك ، يتطلب هذا الطلاء عالي اللحام عددًا أقل من الخيوط ، مما يساعد على تقليل التلوث البيئي.

8. طبقة مقاومة اللحام يمكن أن تمنع معجون اللحام من التدفق. ومع ذلك ، نظرًا لعدم اليقين من السماكة وأداء العزل غير المعروف ، فإن تغطية سطح اللوحة بالكامل بمادة مقاومة اللحام سيؤدي إلى تغيير كبير في الطاقة الكهرومغناطيسية في تصميم microstrip. بشكل عام ، يتم استخدام سد اللحام كطبقة مقاومة لحام.

إذا لم تكن معتادًا على هذه الأساليب ، فاستشر مهندس تصميم متمرسًا عمل في لوحات دوائر الميكروويف للجيش. يمكنك أيضًا مناقشة النطاق السعري الذي يمكنك تحمله معهم. على سبيل المثال ، من الأكثر اقتصادا استخدام تصميم microstrip متحد المستوى مدعوم بالنحاس بدلاً من تصميم الشريط. ناقش هذا معهم للحصول على فكرة أفضل. قد لا يعتاد المهندسون الجيدون على التفكير في التكلفة ، ولكن نصائحهم يمكن أن تكون مفيدة للغاية. ستكون مهمة طويلة الأجل لتدريب المهندسين الشباب الذين ليسوا على دراية بتأثيرات التردد اللاسلكي ويفتقرون إلى الخبرة في التعامل مع تأثيرات التردد اللاسلكي.

بالإضافة إلى ذلك ، يمكن اعتماد حلول أخرى ، مثل تحسين نموذج الكمبيوتر ليكون قادرًا على التعامل مع تأثيرات التردد اللاسلكي.

ربط ثنائي الفينيل متعدد الكلور مع الأجهزة الخارجية

يمكننا الآن أن نفترض أننا قد حللنا جميع مشكلات إدارة الإشارات على اللوحة وعلى التوصيلات البينية للمكونات المنفصلة. إذن كيف يمكنك حل مشكلة إدخال / إخراج الإشارة من لوحة الدائرة إلى السلك الذي يربط الجهاز البعيد؟ تعمل Trompeter Electronics ، وهي مبتكر في تكنولوجيا الكابلات المحورية ، على هذه المشكلة وقد أحرزت بعض التقدم المهم (الشكل 3). ألقِ نظرة أيضًا على المجال الكهرومغناطيسي الموضح في الشكل 4 أدناه. في هذه الحالة ، نقوم بإدارة التحويل من microstrip إلى كابل متحد المحور. في الكابلات المحورية ، تتشابك طبقات الأرض في حلقات ومتباعدة بشكل متساوٍ. في الأحزمة الدقيقة ، تكون طبقة التأريض أقل من الخط النشط. يقدم هذا تأثيرات حافة معينة يجب فهمها والتنبؤ بها وأخذها في الاعتبار في وقت التصميم. بالطبع ، يمكن أن يؤدي عدم التطابق هذا أيضًا إلى فقدان الذاكرة ويجب تقليله لتجنب الضوضاء وتداخل الإشارات.

إدارة مشكلة المعاوقة الداخلية ليست مشكلة تصميم يمكن تجاهلها. تبدأ المعاوقة على سطح لوحة الدائرة ، وتمر عبر مفصل اللحام إلى المفصل ، وتنتهي عند الكبل المحوري. نظرًا لأن المعاوقة تختلف باختلاف التردد ، فكلما زاد التردد ، زادت صعوبة إدارة المعاوقة. يبدو أن مشكلة استخدام ترددات أعلى لنقل الإشارات عبر النطاق العريض هي مشكلة التصميم الرئيسية.

هذه الورقة تلخص

تحتاج تقنية منصة PCB إلى تحسين مستمر لتلبية متطلبات مصممي IC. تحتاج إدارة إشارة Hf في تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور وإدارة إدخال / إخراج الإشارة على لوحة PCB إلى تحسين مستمر. مهما كانت الابتكارات المثيرة القادمة ، أعتقد أن عرض النطاق الترددي سيرتفع أكثر فأكثر ، واستخدام إشارات عالية التردد سيكون شرطًا أساسيًا لهذا النمو.