Međusobno povezivanje sistema štampanih ploča uključuje čip-ploču, unutarnje međusobno povezivanje PCB i međusobno povezivanje PCB -a i vanjskih uređaja. U RF dizajnu, elektromagnetske karakteristike na tački međusobnog povezivanja jedan su od glavnih problema s kojima se suočava inženjerski dizajn. Ovaj rad predstavlja različite tehnike gornje tri vrste projektiranja međusobnih veza, uključujući metode ugradnje uređaja, izolaciju ožičenja i mjere za smanjenje induktivnosti olova.

Postoje znakovi da se tiskane ploče dizajniraju sve učestalije. Kako se brzine prijenosa podataka povećavaju, širina pojasa potrebna za prijenos podataka također podiže gornju granicu frekvencije signala na 1GHz ili više. Ova visokofrekventna signalna tehnologija, iako daleko izvan tehnologije milimetarskih valova (30 GHz), uključuje RF i niskokvalitetnu mikrovalnu tehnologiju.

Metode projektiranja RF inženjeringa moraju biti u stanju podnijeti jače efekte elektromagnetskog polja koji se obično stvaraju na višim frekvencijama. Ova elektromagnetska polja mogu inducirati signale na susjednim signalnim vodovima ili linijama PCB -a, uzrokujući neželjeno preslušavanje (smetnje i ukupna buka) i narušavajući performanse sistema. Zaostatak je uglavnom uzrokovan neusklađenošću impedanse, koja ima isti učinak na signal kao i aditivna buka i smetnje.

Veliki povratni gubitak ima dva negativna učinka: 1. Signal koji se reflektira natrag do izvora signala povećat će šum sistema, otežavajući prijemniku razlikovanje šuma od signala; 2. 2. Svaki reflektirani signal bitno će umanjiti kvalitetu signala jer se mijenja oblik ulaznog signala.

Iako su digitalni sustavi vrlo otporni na kvarove jer se bave samo signalima 1 i 0, harmonijski signali nastali pri velikom porastu impulsa uzrokuju slabiji signal na višim frekvencijama. Iako ispravljanje grešaka prema naprijed može eliminirati neke negativne učinke, dio sistemske propusnosti koristi se za prijenos suvišnih podataka, što rezultira smanjenjem performansi. Bolje rješenje je imati RF efekte koji pomažu, a ne narušavaju integritet signala. Preporučuje se da ukupni povratni gubitak pri najvećoj frekvenciji digitalnog sistema (obično slaba tačka podataka) bude -25dB, što je ekvivalentno VSWR -u 1.1.

Cilj dizajna PCB -a je biti manji, brži i jeftiniji. Za RF PCBS, signali velike brzine ponekad ograničavaju minijaturizaciju dizajna PCB-a. Trenutno je glavna metoda za rješavanje problema unakrsnog razgovora upravljanje zemljom, razmak između ožičenja i smanjenje induktivnosti olova. Glavni način smanjenja povratnog gubitka je usklađivanje impedanse. Ova metoda uključuje učinkovito upravljanje izolacijskim materijalima i izolaciju aktivnih signalnih vodova i vodova uzemljenja, posebno između stanja signalne linije i mase.

Budući da je međusobna veza najslabija karika u lancu kola, u RF dizajnu, elektromagnetska svojstva tačke međupovezivanja glavni su problemi s kojima se suočava inženjerski dizajn, svaku točku međusobne veze treba istražiti i riješiti postojeće probleme. Međusobno povezivanje tiskanih ploča uključuje međusobno povezivanje čip-ploča, međusobno povezivanje PCB-a i ulazno/izlazno povezivanje signala između PCB-a i vanjskih uređaja.

Povezivanje između čipa i PCB ploče

PenTIum IV i čipovi velike brzine koji sadrže veliki broj ulazno/izlaznih međusobnih veza su već dostupni. Što se tiče samog čipa, njegove performanse su pouzdane, a brzina obrade je mogla doseći 1GHz. Jedan od najuzbudljivijih aspekata nedavnog simpozijuma GHz Interconnect (www.az.ww. Com) je da su pristupi rješavanju sve veće zapremine i frekvencije I/O dobro poznati. Glavni problem međusobnog povezivanja čipa i PCB -a je u tome što je gustoća međusobnog povezivanja prevelika. Predstavljeno je inovativno rješenje koje koristi lokalni bežični odašiljač unutar čipa za prijenos podataka na obližnju ploču.

Bez obzira radi li ovo rješenje ili ne, prisutnima je bilo jasno da je IC tehnologija dizajna daleko ispred tehnologije dizajna PCB -a za visokofrekvencijske aplikacije.

PCB međusobno povezivanje

Tehnike i metode za projektiranje hf PCB -a su sljedeće:

1. Ugao od 45 ° treba koristiti za ugao dalekovoda kako bi se smanjio povratni gubitak (slika 1);

2 konstantna vrijednost izolacije prema razini strogo kontrolirane izolacijske ploče visokih performansi. Ova metoda je korisna za učinkovito upravljanje elektromagnetskim poljem između izolacijskog materijala i susjednih ožičenja.

3. Specifikacije dizajna PCB -a za precizno jetkanje treba poboljšati. Razmislite o navođenju ukupne greške širine linije od +/- 0.0007 inča, upravljanju podrezivanjem i presjecima oblika ožičenja i specificiranjem uslova oblaganja bočnih zidova ožičenja. Sveukupno upravljanje geometrijom ožičenja (žice) i površinama premaza važno je za rješavanje efekata kože povezanih s mikrovalnim frekvencijama i za implementaciju ovih specifikacija.

4. U izbočenim vodovima postoji induktivnost slavine. Izbjegavajte korištenje komponenti s vodičima. Za visokofrekventna okruženja najbolje je koristiti komponente montirane na površini.

5. Za signal kroz rupe, izbjegavajte upotrebu PTH procesa na osjetljivoj ploči, jer ovaj proces može uzrokovati induktivnost olova u prolaznoj rupi.

6. Omogućite obilne slojeve tla. Oblikovane rupe koriste se za povezivanje ovih slojeva uzemljenja kako bi se spriječilo da 3d elektromagnetska polja utječu na ploču.

7. Da biste odabrali postupke pocinkovanja bez elektrolize ili potapanja, ne koristite metodu HASL oplate. Ova galvanizirana površina pruža bolji učinak kože za visokofrekventne struje (slika 2). Osim toga, ovaj visoko zavarljivi premaz zahtijeva manje elektroda, pomažući u smanjenju zagađenja okoliša.

8. Sloj otpornosti na lemljenje može spriječiti istjecanje paste za lemljenje. Međutim, zbog neizvjesnosti debljine i nepoznatih izolacijskih svojstava, prekrivanje cijele površine ploče materijalom otpornom na lemljenje dovest će do velike promjene elektromagnetske energije u dizajnu mikrotrakastih traka. Općenito se brana za lemljenje koristi kao sloj otpornosti na lemljenje.

Ako niste upoznati s ovim metodama, obratite se iskusnom inženjeru dizajnera koji je radio na vojnim pločama mikrovalnih ploča. S njima možete razgovarati i o tome koji raspon cijena možete priuštiti. Na primjer, ekonomičnije je koristiti koplanarnu mikrotrakastu konstrukciju s bakrenom podlogom nego dizajn trake. Razgovarajte o tome s njima kako biste stekli bolju ideju. Dobri inženjeri možda nisu navikli razmišljati o troškovima, ali njihovi savjeti mogu biti od velike pomoći. Biće to dugotrajan posao za obuku mladih inženjera koji nisu upoznati sa RF efektima i nemaju iskustva u suočavanju sa RF efektima.

Osim toga, mogu se usvojiti i druga rješenja, poput poboljšanja računarskog modela kako bi se moglo nositi s RF efektima.

PCB povezivanje s vanjskim uređajima

Sada možemo pretpostaviti da smo riješili sve probleme upravljanja signalom na ploči i na međusobnim vezama diskretnih komponenti. Dakle, kako riješiti problem ulaza/izlaza signala s pločice na žicu koja povezuje udaljeni uređaj? Trompeter Electronics, inovator u tehnologiji koaksijalnih kabela, radi na ovom problemu i postigao je značajan napredak (slika 3). Također pogledajte elektromagnetsko polje prikazano na slici 4 ispod. U ovom slučaju upravljamo konverzijom iz mikrotrakastog u koaksijalni kabel. U koaksijalnim kablovima, slojevi uzemljenja su isprepleteni u prstenovima i ravnomerno raspoređeni. U mikro pojasevima, sloj uzemljenja je ispod aktivne linije. Ovo uvodi određene rubne efekte koje je potrebno razumjeti, predvidjeti i uzeti u obzir u vrijeme projektiranja. Naravno, ovo neslaganje također može dovesti do gubitka i mora se minimizirati kako bi se izbjegle smetnje i smetnje u signalu.

Upravljanje problemom unutarnje impedancije nije problem dizajna koji se može zanemariti. Impedansa počinje na površini ploče, prolazi kroz lemljeni spoj do zgloba i završava kod koaksijalnog kabela. Budući da impedancija varira ovisno o frekvenciji, što je veća frekvencija, teže je upravljanje impedansom. Čini se da je problem korištenja viših frekvencija za prijenos signala preko širokopojasnog pristupa glavni problem dizajna.

Ovaj rad rezimira

Tehnologija PCB platforme zahtijeva stalno poboljšanje kako bi zadovoljila zahtjeve IC dizajnera. Upravljanje VF signalom u dizajnu PCB -a i upravljanje ulazom/izlazom signala na PCB ploči zahtijevaju stalno poboljšanje. Bez obzira na uzbudljive inovacije koje dolaze, mislim da će širina pojasa biti sve veća, a korištenje visokofrekventnih signala bit će preduvjet za taj rast.