La interconnexió de placa de circuit imprès El sistema inclou placa de xip a circuit, interconnexió dins de PCB i interconnexió entre PCB i dispositius externs. En el disseny de RF, les característiques electromagnètiques al punt d’interconnexió són un dels principals problemes als quals s’enfronta el disseny d’enginyeria. Aquest article presenta diverses tècniques dels tres tipus anteriors de disseny d’interconnexió, inclosos els mètodes d’instal·lació de dispositius, l’aïllament del cablejat i mesures per reduir la inductància del plom.

Hi ha senyals que indiquen que les plaques de circuits impresos s’estan dissenyant amb una freqüència creixent. A mesura que les velocitats de dades continuen augmentant, l’amplada de banda necessària per a la transmissió de dades també fa que el límit de freqüència del senyal arribi a 1 GHz o més. Aquesta tecnologia de senyal d’alta freqüència, tot i que és molt més enllà de la tecnologia d’ones mil·limètriques (30 GHz), implica tecnologia de RF i microones de gamma baixa.

Els mètodes de disseny d’enginyeria de RF han de ser capaços de manejar els efectes de camp electromagnètic més forts que normalment es generen a freqüències més altes. Aquests camps electromagnètics poden induir senyals a les línies de senyals o línies de PCB adjacents, causant una diafonía indesitjable (interferència i soroll total) i perjudicant el rendiment del sistema. La pèrdua de retrocés es produeix principalment per un desajust d’impedància, que té el mateix efecte sobre el senyal que el soroll i la interferència additius.

La pèrdua de retorn elevada té dos efectes negatius: 1. El senyal reflectit de nou a la font del senyal augmentarà el soroll del sistema, cosa que farà més difícil per al receptor distingir el soroll del senyal; 2. 2. Qualsevol senyal reflectit degradarà essencialment la qualitat del senyal perquè la forma del senyal d’entrada canvia.

Tot i que els sistemes digitals són molt tolerants a les falles perquè només tracten els senyals 1 i 0, els harmònics generats quan el pols augmenta a gran velocitat fan que el senyal sigui més feble a freqüències més altes. Tot i que la correcció d’errors directes pot eliminar alguns dels efectes negatius, una part de l’amplada de banda del sistema s’utilitza per transmetre dades redundants, cosa que comporta una degradació del rendiment. Una millor solució és tenir efectes de RF que ajudin en lloc de restar integritat al senyal. Es recomana que la pèrdua total de retorn a la freqüència més alta d’un sistema digital (normalment un punt de dades deficient) sigui -25dB, equivalent a un VSWR d’1.1.

El disseny de PCB pretén ser més petit, més ràpid i menys costós. Per a RFPCB, els senyals d’alta velocitat de vegades limiten la miniaturització dels dissenys de PCB. En l’actualitat, el mètode principal per resoldre el problema de l’encreuament és dur a terme la gestió de connexions a terra, fer espaiats entre els cables i reduir la inductància del cable. El mètode principal per reduir la pèrdua de retorn és la concordança d’impedància. Aquest mètode inclou una gestió eficaç dels materials d’aïllament i l’aïllament de les línies de senyal actives i de les línies de terra, especialment entre l’estat de la línia de senyal i la terra.

Com que la interconnexió és l’enllaç més feble de la cadena de circuits, en el disseny de RF, les propietats electromagnètiques del punt d’interconnexió són el principal problema del disseny d’enginyeria, s’hauria d’investigar cada punt d’interconnexió i resoldre els problemes existents. La interconnexió de la placa de circuit inclou la interconnexió de placa a circuit, la interconnexió de PCB i la connexió d’entrada / sortida de senyal entre PCB i dispositius externs.

I. Interconnexió entre xip i placa PCB

Si aquesta solució funciona o no, els assistents van tenir clar que la tecnologia de disseny IC està molt per davant de la tecnologia de disseny de PCB per a aplicacions hf.

Interconnexió PCB

Les tècniques i mètodes per al disseny de PCB hf són els següents:

1. S’ha d’utilitzar un angle de 45 ° per a la cantonada de la línia de transmissió per reduir la pèrdua de retorn (FIG. 1);

2 valor d’aïllament constant segons el nivell de la placa de circuit aïllant d’alt rendiment estrictament controlada. Aquest mètode és beneficiós per a una gestió eficaç del camp electromagnètic entre el material aïllant i el cablejat adjacent.

3. Cal millorar les especificacions de disseny de PCB per a l’aiguafort d’alta precisió. Penseu a especificar un error d’amplada de línia total de +/- 0.0007 polzades, gestionant les seccions inferiors i transversals de les formes del cablejat i especificant les condicions de revestiment de paret lateral del cablejat. La gestió general de la geometria del cablejat (filferro) i les superfícies de recobriment és important per abordar els efectes de la pell relacionats amb les freqüències de microones i implementar aquestes especificacions.

4. Hi ha inductància de l’aixeta en els cables sortints. Eviteu utilitzar components amb cables. Per a entorns d’alta freqüència, és millor utilitzar components muntats a la superfície.

5. Per obtenir senyals a través de forats, eviteu utilitzar el procés PTH a la placa sensible, ja que aquest procés pot provocar inductància de plom al forat passant. La inductància del plom pot afectar les capes 4 a 19 si s’utilitza un forat passant d’una placa de 20 capes per connectar les capes 1 a 3.

6. Proporcionar capes de terra abundants. Els forats modelats s’utilitzen per connectar aquestes capes de terra per evitar que els camps electromagnètics en 3D afectin la placa de circuit.

7. Per triar el procés de recobriment de níquel o d’or per immersió sense electròlisi, no utilitzeu el mètode de recobriment HASL. Aquesta superfície galvanitzada proporciona un millor efecte de pell per als corrents d’alta freqüència (Figura 2). A més, aquest recobriment altament soldable requereix menys cables, ajudant a reduir la contaminació ambiental.

8. La capa de resistència a la soldadura pot evitar que la pasta de soldadura flueixi. No obstant això, a causa de la incertesa del gruix i del rendiment d’aïllament desconegut, cobrir tota la superfície de la placa amb material resistent a la soldadura provocarà un gran canvi en l’energia electromagnètica en el disseny de microcinta. Generalment, solderdam s’utilitza com a capa de resistència a la soldadura.

Si no esteu familiaritzat amb aquests mètodes, consulteu un enginyer de disseny experimentat que hagi treballat en plaques de circuits de microones per a militars. També podeu discutir amb ells quin rang de preus us podeu permetre. Per exemple, és més econòmic fer servir un disseny de microcinta coplanar recolzat en coure que un disseny de línia de banda i podeu parlar-ne amb ells per obtenir millors consells. Els bons enginyers poden no estar acostumats a pensar en els costos, però els seus consells poden ser molt útils. Serà una feina a llarg termini formar joves enginyers que no estiguin familiaritzats amb els efectes de RF i que no tinguin experiència en el tractament dels efectes de RF.

A més, es poden adoptar altres solucions, com ara millorar el model d’ordinador per poder gestionar els efectes de RF.

Interconnexió de PCB amb dispositius externs

Ara podem suposar que hem resolt tots els problemes de gestió del senyal a la placa i a les interconnexions de components discrets. Llavors, com es pot resoldre el problema d’entrada / sortida del senyal des de la placa de circuit al cable que connecta el dispositiu remot? TrompeterElectronics, un innovador en tecnologia de cables coaxials, treballa en aquest problema i ha fet alguns progressos importants (figura 3). A més, mireu el camp electromagnètic que es mostra a la figura 4 següent. En aquest cas, gestionem la conversió de microstrip a cable coaxial. En els cables coaxials, les capes de terra estan entrellaçades en anells i espaiades uniformement. En els microcintes, la capa de terra es troba per sota de la línia activa. Això introdueix certs efectes de vora que cal entendre, predir i considerar en el moment del disseny. Per descomptat, aquest desajustament també pot conduir a la pèrdua de fons i s’ha de minimitzar per evitar sorolls i interferències del senyal.

La gestió del problema d’impedància interna no és un problema de disseny que es pugui ignorar. La impedància comença a la superfície de la placa de circuit, passa per una unió de soldadura fins a la unió i acaba al cable coaxial. Com que la impedància varia amb la freqüència, a major freqüència, més difícil és la gestió de la impedància. El problema d’utilitzar freqüències més altes per transmetre senyals per banda ampla sembla ser el principal problema de disseny.