Sammenkoblingen af ​​kredsløbssystemet inkluderer chip-til-kredsløbskort, sammenkobling indeni PCB og sammenkobling mellem PCB og eksterne enheder. I RF -design er de elektromagnetiske egenskaber ved sammenkoblingspunktet et af de største problemer, som teknisk design står overfor. Dette papir introducerer forskellige teknikker for de ovennævnte tre typer af sammenkoblingsdesign, herunder enhedsinstallationsmetoder, isolering af ledninger og foranstaltninger til at reducere blyinduktans.

Der er tegn på, at printplader bliver designet med stigende frekvens. Da datahastighederne fortsat stiger, skubber den båndbredde, der kræves til datatransmission, også signalfrekvensloftet til 1 GHz eller højere. Denne højfrekvente signalteknologi, selvom den ligger langt ud over millimeterbølgeteknologien (30 GHz), involverer imidlertid RF- og low-end mikrobølgeteknologi.

RF -konstruktionsdesignmetoder skal kunne håndtere de stærkere elektromagnetiske felteffekter, der typisk genereres ved højere frekvenser. Disse elektromagnetiske felter kan fremkalde signaler på tilstødende signallinjer eller PCB -linjer og forårsage uønsket krydstale (interferens og total støj) og skade systemets ydeevne. Backloss skyldes hovedsageligt impedansfejl, der har samme effekt på signalet som additiv støj og interferens.

Højt afkaststab har to negative effekter: 1. Signalet, der reflekteres tilbage til signalkilden, øger støj fra systemet, hvilket gør det vanskeligere for modtageren at skelne støj fra signal; 2. 2. Ethvert reflekteret signal vil i det væsentlige forringe signalets kvalitet, fordi indgangssignalets form ændres.

Selvom digitale systemer er meget fejltolerante, fordi de kun beskæftiger sig med 1 og 0 signaler, får de harmoniske generationer, når pulsen stiger ved høj hastighed, signalet til at være svagere ved højere frekvenser. Selvom korrektion af fremadrettet fejl kan eliminere nogle af de negative effekter, bruges en del af systemets båndbredde til at overføre redundante data, hvilket resulterer i forringelse af ydeevnen. En bedre løsning er at have RF -effekter, der hjælper frem for at forringe signalintegriteten. Det anbefales, at det samlede afkaststab ved den højeste frekvens af et digitalt system (normalt et dårligt datapunkt) er -25dB, svarende til en VSWR på 1.1.

PCB -design sigter mod at være mindre, hurtigere og billigere. For RF PCBS begrænser højhastigheds-signaler undertiden miniaturiseringen af ​​PCB-designs. På nuværende tidspunkt er hovedmetoden til at løse problemet med cross-talk jordforvaltning, afstand mellem ledninger og reducering af blyinduktans. Den vigtigste metode til at reducere afkastetab er impedansmatching. Denne metode omfatter effektiv styring af isoleringsmaterialer og isolering af aktive signallinjer og jordlinjer, især mellem signallinjens tilstand og jord.

Fordi sammenkoblingen er det svageste led i kredsløbskæden, i RF -design, er forbindelsepunktets elektromagnetiske egenskaber det største problem, der står over for teknisk design, hvert forbindelsespunkt skal undersøges og de eksisterende problemer løses. Kredsløbskortforbindelse omfatter chip-til-kredsløbskortforbindelse, PCB-forbindelse og signalindgang/udgangsforbindelse mellem PCB og eksterne enheder.

Sammenkobling mellem chip og printkort

PenTIum IV og højhastighedschips, der indeholder et stort antal input/output-forbindelser, er allerede tilgængelige. Hvad angår selve chippen, er dens ydeevne pålidelig, og behandlingshastigheden har været i stand til at nå 1 GHz. Et af de mest spændende aspekter ved det nylige GHz Interconnect-symposium (www.az.ww. Com) er, at tilgange til at håndtere den stadigt stigende lydstyrke og frekvens af I/O er velkendte. Hovedproblemet ved sammenkobling mellem chip og PCB er, at densiteten af ​​sammenkobling er for høj. En innovativ løsning blev præsenteret, der bruger en lokal trådløs sender inde i chippen til at overføre data til et kredsløb i nærheden.

Uanset om denne løsning virker eller ej, var det klart for deltagerne, at IC -designteknologi er langt foran PCB -designteknologi til hf -applikationer.

PCB -forbindelse

Teknikkerne og metoderne til hf PCB -design er som følger:

1. Der skal bruges en 45 ° vinkel til transmissionslinjehjørnet for at reducere returtabet (fig. 1);

2 isoleringskonstantværdi i henhold til niveauet for strengt kontrolleret højtydende isolerende printkort. Denne metode er fordelagtig for effektiv styring af elektromagnetisk felt mellem isolerende materiale og tilstødende ledninger.

3. PCB -designspecifikationer til ætsning med høj præcision bør forbedres. Overvej at angive en total linjebreddefejl på +/- 0.0007 tommer, håndtere under- og tværsnit af ledningsformer og specificere betingelser for lednings sidevæg. Overordnet styring af ledningsgeometri og belægningsoverflader er vigtig for at håndtere hudeffekter relateret til mikrobølgefrekvenser og implementere disse specifikationer.

4. Der er trykinduktans i fremspringende elektroder. Undgå at bruge komponenter med elektroder. I højfrekvente miljøer er det bedst at bruge overflademonterede komponenter.

5. For signal gennem huller, undgå at bruge PTH -processen på den følsomme plade, da denne proces kan forårsage blyinduktans ved det gennemgående hul.

6. Sørg for rigelige jordlag. Støbte huller bruges til at forbinde disse jordlag for at forhindre 3d elektromagnetiske felter i at påvirke printkortet.

7. For at vælge ikke-elektrolyse fornikling eller nedsænkning af guldbelægningsproces, skal du ikke bruge HASL-pletteringsmetode. Denne galvaniserede overflade giver en bedre hudeffekt for højfrekvente strømme (figur 2). Derudover kræver denne meget svejsbare belægning færre ledninger, hvilket hjælper med at reducere miljøforurening.

8. Loddemodstandslag kan forhindre loddemasse i at flyde. På grund af usikkerheden om tykkelse og ukendt isoleringsevne vil dækning af hele pladeoverfladen med loddemodstandsmateriale imidlertid føre til en stor ændring i elektromagnetisk energi i mikrostrimmeldesign. Generelt bruges loddememning som loddemodstandslag.

Hvis du ikke er bekendt med disse metoder, skal du kontakte en erfaren designingeniør, der har arbejdet på mikrobølge -kredsløbskort for militæret. Du kan også diskutere med dem, hvilken prisklasse du har råd til. For eksempel er det mere økonomisk at bruge et kobberstøbt coplanar microstrip-design end et stripdesign. Diskuter dette med dem for at få en bedre idé. Gode ​​ingeniører er måske ikke vant til at tænke på omkostninger, men deres råd kan være ganske nyttigt. Det vil være et langsigtet job at uddanne unge ingeniører, der ikke kender RF-effekter og mangler erfaring i håndtering af RF-effekter.

Derudover kan andre løsninger vedtages, såsom forbedring af computermodellen for at kunne håndtere RF -effekter.

PCB -forbindelse med eksterne enheder

Vi kan nu antage, at vi har løst alle signalstyringsproblemer på tavlen og sammenkoblinger af diskrete komponenter. Så hvordan løser du signalindgang/udgangsproblemet fra printkortet til ledningen, der forbinder den eksterne enhed? Trompeter Electronics, en innovatør inden for koaksial kabelteknologi, arbejder på dette problem og har gjort nogle vigtige fremskridt (figur 3). Tag også et kig på det elektromagnetiske felt vist i figur 4 nedenfor. I dette tilfælde administrerer vi konverteringen fra mikrostrip til koaksialkabel. I koaksialkabler er jordlagene sammenflettet i ringe og jævnt fordelt. I mikrobælter er jordingslaget under den aktive linje. Dette introducerer visse kanteffekter, der skal forstås, forudsiges og overvejes på designtidspunktet. Denne uoverensstemmelse kan naturligvis også føre til tilbagegang og skal minimeres for at undgå støj og signalforstyrrelser.

Håndteringen af ​​det interne impedansproblem er ikke et designproblem, der kan ignoreres. Impedansen starter ved overfladen af ​​kredsløbskortet, passerer gennem en loddemetal til leddet og ender ved koaksialkablet. Fordi impedansen varierer med frekvensen, jo højere frekvensen er, desto vanskeligere er impedansstyringen. Problemet med at bruge højere frekvenser til at transmittere signaler over bredbånd ser ud til at være hoveddesignproblemet.

Dette papir opsummerer

PCB -platformteknologi har brug for løbende forbedringer for at opfylde IC -designernes krav. Hf -signalstyring i PCB -design og signalinput/output -styring på printkort har brug for løbende forbedringer. Uanset hvilke spændende innovationer der kommer, tror jeg, at båndbredden bliver højere og højere, og brug af højfrekvente signaler vil være en forudsætning for den vækst.