Η διασύνδεση του συστήματος πλακέτας κυκλώματος περιλαμβάνει πλακέτα chip-to-circuit, διασύνδεση εντός PCB και διασύνδεση μεταξύ PCB και εξωτερικών συσκευών. Στο σχεδιασμό RF, τα ηλεκτρομαγνητικά χαρακτηριστικά στο σημείο διασύνδεσης είναι ένα από τα κύρια προβλήματα που αντιμετωπίζει ο σχεδιασμός μηχανικής. Αυτό το έγγραφο εισάγει διάφορες τεχνικές των τριών παραπάνω τύπων σχεδιασμού διασύνδεσης, συμπεριλαμβανομένων των μεθόδων εγκατάστασης συσκευών, της απομόνωσης της καλωδίωσης και των μέτρων για τη μείωση της επαγωγής μολύβδου.

Υπάρχουν ενδείξεις ότι οι πίνακες τυπωμένων κυκλωμάτων σχεδιάζονται με αυξανόμενη συχνότητα. Καθώς οι ρυθμοί δεδομένων συνεχίζουν να αυξάνονται, το εύρος ζώνης που απαιτείται για τη μετάδοση δεδομένων ωθεί επίσης το ανώτατο όριο συχνότητας σήματος σε 1 GHz ή υψηλότερο. Αυτή η τεχνολογία σήματος υψηλής συχνότητας, αν και πολύ πέρα ​​από την τεχνολογία κύματος χιλιοστού (30GHz), περιλαμβάνει RF και τεχνολογία μικροκυμάτων χαμηλού επιπέδου.

Οι μέθοδοι σχεδιασμού μηχανικής ραδιοσυχνοτήτων πρέπει να είναι σε θέση να χειριστούν τα ισχυρότερα εφέ ηλεκτρομαγνητικού πεδίου που συνήθως δημιουργούνται σε υψηλότερες συχνότητες. Αυτά τα ηλεκτρομαγνητικά πεδία μπορούν να προκαλέσουν σήματα σε παρακείμενες γραμμές σήματος ή γραμμές PCB, προκαλώντας ανεπιθύμητη αντιπαράθεση (παρεμβολές και συνολικός θόρυβος) και βλάπτουν την απόδοση του συστήματος. Το Backloss προκαλείται κυρίως από αναντιστοιχία σύνθετης αντίστασης, η οποία έχει την ίδια επίδραση στο σήμα με τον πρόσθετο θόρυβο και τις παρεμβολές.

Η μεγάλη απώλεια απόδοσης έχει δύο αρνητικά αποτελέσματα: 1. Το σήμα που αντανακλάται πίσω στην πηγή σήματος θα αυξήσει τον θόρυβο του συστήματος, καθιστώντας πιο δύσκολο για τον δέκτη να διακρίνει τον θόρυβο από το σήμα. 2 2. Οποιοδήποτε ανακλώμενο σήμα θα υποβαθμίσει ουσιαστικά την ποιότητα του σήματος επειδή αλλάζει το σχήμα του σήματος εισόδου.

Αν και τα ψηφιακά συστήματα είναι πολύ ανεκτικά σε σφάλματα επειδή ασχολούνται μόνο με σήματα 1 και 0, οι αρμονικές που δημιουργούνται όταν ο παλμός ανεβαίνει με μεγάλη ταχύτητα κάνουν το σήμα να είναι ασθενέστερο σε υψηλότερες συχνότητες. Παρόλο που η διόρθωση σφάλματος προς τα εμπρός μπορεί να εξαλείψει μερικές από τις αρνητικές επιπτώσεις, μέρος του εύρους ζώνης του συστήματος χρησιμοποιείται για τη μετάδοση περιττών δεδομένων, με αποτέλεσμα την υποβάθμιση της απόδοσης. Μια καλύτερη λύση είναι να έχετε εφέ RF που βοηθούν αντί να μειώνουν την ακεραιότητα του σήματος. Συνιστάται η συνολική απώλεια απόδοσης στην υψηλότερη συχνότητα ενός ψηφιακού συστήματος (συνήθως ένα κακό σημείο δεδομένων) να είναι -25dB, που ισοδυναμεί με VSWR 1.1.

Ο σχεδιασμός PCB στοχεύει να είναι μικρότερος, γρηγορότερος και λιγότερο δαπανηρός. Για RF PCBS, τα σήματα υψηλής ταχύτητας περιορίζουν μερικές φορές τη μικρογραφία των σχεδίων PCB. Προς το παρόν, η κύρια μέθοδος για την επίλυση του προβλήματος της διασταυρούμενης ομιλίας είναι η διαχείριση εδάφους, η απόσταση μεταξύ καλωδίωσης και η μείωση της επαγωγής του μολύβδου. Η κύρια μέθοδος για τη μείωση της απώλειας επιστροφής είναι η αντιστοίχιση σύνθετης αντίστασης. Αυτή η μέθοδος περιλαμβάνει αποτελεσματική διαχείριση μονωτικών υλικών και απομόνωση ενεργών γραμμών σήματος και γραμμών γείωσης, ειδικά μεταξύ της κατάστασης της γραμμής σήματος και της γείωσης.

Επειδή η διασύνδεση είναι ο πιο αδύναμος κρίκος στην αλυσίδα κυκλώματος, στον σχεδιασμό RF, οι ηλεκτρομαγνητικές ιδιότητες του σημείου διασύνδεσης είναι το κύριο πρόβλημα που αντιμετωπίζει ο σχεδιασμός της μηχανικής, κάθε σημείο διασύνδεσης θα πρέπει να διερευνηθεί και να λυθούν τα υπάρχοντα προβλήματα. Η διασύνδεση πλακέτας κυκλώματος περιλαμβάνει διασύνδεση τσιπ σε κύκλωμα, διασύνδεση PCB και διασύνδεση εισόδου/εξόδου σήματος μεταξύ PCB και εξωτερικών συσκευών.

Διασύνδεση μεταξύ τσιπ και πλακέτας PCB

Το PenTIum IV και τα τσιπ υψηλής ταχύτητας που περιέχουν μεγάλο αριθμό διασυνδέσεων εισόδου/εξόδου είναι ήδη διαθέσιμα. Όσον αφορά το ίδιο το τσιπ, η απόδοσή του είναι αξιόπιστη και ο ρυθμός επεξεργασίας κατάφερε να φτάσει το 1 GHz. Μία από τις πιο συναρπαστικές πτυχές του πρόσφατου συμπόσιου GHz Interconnect (www.az.ww. Com) είναι ότι είναι γνωστές προσεγγίσεις για την αντιμετώπιση του συνεχώς αυξανόμενου όγκου και συχνότητας εισόδου/εξόδου. Το κύριο πρόβλημα της διασύνδεσης μεταξύ τσιπ και PCB είναι ότι η πυκνότητα διασύνδεσης είναι πολύ υψηλή. Παρουσιάστηκε μια καινοτόμος λύση που χρησιμοποιεί έναν τοπικό ασύρματο πομπό μέσα στο τσιπ για τη μετάδοση δεδομένων σε μια κοντινή πλακέτα κυκλώματος.

Είτε αυτή η λύση λειτουργεί είτε όχι, ήταν σαφές στους παρευρισκόμενους ότι η τεχνολογία σχεδιασμού IC είναι πολύ μπροστά από την τεχνολογία σχεδιασμού PCB για εφαρμογές hf.

Διασύνδεση PCB

Οι τεχνικές και οι μέθοδοι για το σχεδιασμό PCB hf είναι οι εξής:

1. Για τη γωνία της γραμμής μεταφοράς πρέπει να χρησιμοποιείται γωνία 45 ° για τη μείωση της απώλειας επιστροφής (ΕΙΚ. 1).

2 σταθερή τιμή μόνωσης σύμφωνα με το επίπεδο αυστηρά ελεγχόμενης μονωτικής πλακέτας υψηλής απόδοσης. Αυτή η μέθοδος είναι επωφελής για την αποτελεσματική διαχείριση του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου μεταξύ μονωτικού υλικού και παρακείμενης καλωδίωσης.

3. Οι προδιαγραφές σχεδιασμού PCB για χάραξη υψηλής ακρίβειας πρέπει να βελτιωθούν. Εξετάστε το ενδεχόμενο να ορίσετε ένα συνολικό σφάλμα πλάτους γραμμής +/- 0.0007 ίντσες, τη διαχείριση των υποκορισμένων και διατομών των σχημάτων καλωδίωσης και τον καθορισμό των συνθηκών επένδυσης πλευρικών τοίχων καλωδίωσης. Η γενική διαχείριση της γεωμετρίας καλωδίωσης και των επιφανειών επικάλυψης είναι σημαντική για την αντιμετώπιση των επιπτώσεων του δέρματος που σχετίζονται με τις συχνότητες μικροκυμάτων και για την εφαρμογή αυτών των προδιαγραφών.

4. Υπάρχει επαγωγή βρύσης σε προεξέχοντες αγωγούς. Αποφύγετε τη χρήση εξαρτημάτων με καλώδια. Για περιβάλλοντα υψηλής συχνότητας, είναι καλύτερο να χρησιμοποιείτε εξαρτήματα τοποθετημένα στην επιφάνεια.

5. Για σήμα μέσω οπών, αποφύγετε τη χρήση της διαδικασίας PTH στην ευαίσθητη πλάκα, καθώς αυτή η διαδικασία μπορεί να προκαλέσει επαγωγή μολύβδου στην διαμπερή οπή.

6. Παρέχετε άφθονα στρώματα εδάφους. Οι μορφοποιημένες οπές χρησιμοποιούνται για τη σύνδεση αυτών των στρωμάτων γείωσης για να αποτρέψουν τα τρισδιάστατα ηλεκτρομαγνητικά πεδία να επηρεάσουν την πλακέτα κυκλώματος.

7. Για να επιλέξετε τη διαδικασία επιμετάλλωσης νικελίου χωρίς ηλεκτρόλυση ή επιμετάλλωση χρυσού, μην χρησιμοποιείτε μέθοδο επιμετάλλωσης HASL. Αυτή η επιμεταλλωμένη επιφάνεια παρέχει καλύτερη επίδραση στο δέρμα για ρεύματα υψηλής συχνότητας (Εικόνα 2). Επιπλέον, αυτή η εξαιρετικά συγκολλήσιμη επίστρωση απαιτεί λιγότερα καλώδια, συμβάλλοντας στη μείωση της ρύπανσης του περιβάλλοντος.

8. Το στρώμα αντίστασης συγκόλλησης μπορεί να εμποδίσει τη ροή της πάστας συγκόλλησης. Ωστόσο, λόγω της αβεβαιότητας του πάχους και της άγνωστης απόδοσης μόνωσης, η κάλυψη ολόκληρης της επιφάνειας της πλάκας με υλικό αντοχής στη συγκόλληση θα οδηγήσει σε μεγάλη αλλαγή στην ηλεκτρομαγνητική ενέργεια στο σχεδιασμό της μικροδεσμίας. Γενικά, το φράγμα συγκόλλησης χρησιμοποιείται ως στρώμα αντίστασης συγκόλλησης.

Εάν δεν είστε εξοικειωμένοι με αυτές τις μεθόδους, συμβουλευτείτε έναν έμπειρο μηχανικό σχεδιασμού που έχει εργαστεί σε πλακέτες κυκλωμάτων μικροκυμάτων για το στρατό. Μπορείτε επίσης να συζητήσετε μαζί τους τι εύρος τιμών μπορείτε να αντέξετε. Για παράδειγμα, είναι πιο οικονομικό να χρησιμοποιείτε ένα χαλκό-υποστηριζόμενο σχέδιο πλάτους microstrip από ένα σχέδιο λωρίδας. Συζητήστε το μαζί τους για να πάρετε μια καλύτερη ιδέα. Οι καλοί μηχανικοί μπορεί να μην έχουν συνηθίσει να σκέφτονται το κόστος, αλλά οι συμβουλές τους μπορεί να είναι αρκετά χρήσιμες. Θα είναι μακροπρόθεσμη δουλειά η εκπαίδευση νέων μηχανικών που δεν είναι εξοικειωμένοι με τις επιδράσεις ραδιοσυχνοτήτων και στερούνται εμπειρίας στην αντιμετώπιση των επιδράσεων ραδιοσυχνοτήτων.

Επιπλέον, μπορούν να υιοθετηθούν και άλλες λύσεις, όπως η βελτίωση του μοντέλου του υπολογιστή για να είναι σε θέση να χειριστεί τα εφέ RF.

Διασύνδεση PCB με εξωτερικές συσκευές

Μπορούμε τώρα να υποθέσουμε ότι έχουμε λύσει όλα τα προβλήματα διαχείρισης σήματος στον πίνακα και στις διασυνδέσεις διακριτών εξαρτημάτων. Πώς λύνετε λοιπόν το πρόβλημα εισόδου/εξόδου σήματος από την πλακέτα κυκλώματος στο καλώδιο που συνδέει την απομακρυσμένη συσκευή; Η Trompeter Electronics, καινοτόμος στην τεχνολογία ομοαξονικών καλωδίων, εργάζεται σε αυτό το πρόβλημα και έχει σημειώσει σημαντική πρόοδο (Εικόνα 3). Επίσης, ρίξτε μια ματιά στο ηλεκτρομαγνητικό πεδίο που φαίνεται στο σχήμα 4 παρακάτω. Σε αυτήν την περίπτωση, διαχειριζόμαστε τη μετατροπή από microstrip σε ομοαξονικό καλώδιο. Στα ομοαξονικά καλώδια, τα στρώματα γείωσης συμπλέκονται σε δακτυλίους και ομοιόμορφα μεταξύ τους. Στις μικροζώνες, το στρώμα γείωσης βρίσκεται κάτω από την ενεργό γραμμή. Αυτό εισάγει ορισμένα εφέ ακμής που πρέπει να κατανοηθούν, να προβλεφθούν και να ληφθούν υπόψη κατά το σχεδιασμό. Φυσικά, αυτή η αναντιστοιχία μπορεί επίσης να οδηγήσει σε ζημιά και πρέπει να ελαχιστοποιηθεί για να αποφευχθεί ο θόρυβος και η παρεμβολή σήματος.

Η διαχείριση του προβλήματος της εσωτερικής σύνθετης αντίστασης δεν είναι πρόβλημα σχεδιασμού που μπορεί να αγνοηθεί. Η σύνθετη αντίσταση ξεκινά από την επιφάνεια της πλακέτας κυκλώματος, περνά μέσα από έναν σύνδεσμο συγκόλλησης στην ένωση και τελειώνει στο ομοαξονικό καλώδιο. Επειδή η σύνθετη αντίσταση ποικίλλει ανάλογα με τη συχνότητα, όσο μεγαλύτερη είναι η συχνότητα, τόσο πιο δύσκολη είναι η διαχείριση της σύνθετης αντίστασης. Το πρόβλημα της χρήσης υψηλότερων συχνοτήτων για τη μετάδοση σημάτων μέσω ευρυζωνικής σύνδεσης φαίνεται να είναι το κύριο πρόβλημα σχεδιασμού.

Αυτή η εργασία συνοψίζει

Η τεχνολογία πλατφόρμας PCB χρειάζεται συνεχή βελτίωση για να ικανοποιήσει τις απαιτήσεις των σχεδιαστών IC. Η διαχείριση σήματος Hf στο σχεδιασμό PCB και η διαχείριση εισόδου/εξόδου σήματος στον πίνακα PCB χρειάζονται συνεχή βελτίωση. Όποιες συναρπαστικές καινοτομίες έρχονται, νομίζω ότι το εύρος ζώνης θα γίνεται όλο και μεγαλύτερο και η χρήση σημάτων υψηλής συχνότητας θα είναι απαραίτητη προϋπόθεση για αυτήν την ανάπτυξη.