The interconnect of circuit board system includes chip-to-circuit board, interconnect within PCB and interconnect between PCB and external devices. RF -suunnittelussa sähkömagneettiset ominaisuudet yhteenliittämispisteessä ovat yksi suunnittelun suurimmista ongelmista. Tässä artikkelissa esitellään erilaisia ​​tekniikoita edellä mainituista kolmesta yhteenliittämisen suunnittelutyypistä, mukaan lukien laitteen asennusmenetelmät, johdotuksen eristäminen ja toimenpiteet lyijyn induktanssin vähentämiseksi.

On merkkejä siitä, että piirilevyjä suunnitellaan yhä useammin. Tiedonsiirtonopeuden kasvaessa tiedonsiirron edellyttämä kaistanleveys nostaa myös signaalitaajuuden katon 1 GHz: iin tai korkeammalle. Tämä korkeataajuinen signaalitekniikka, vaikka se on kaukana millimetriaaltotekniikasta (30 GHz), sisältää RF- ja matalaluokan mikroaaltotekniikkaa.

RF -suunnittelumenetelmien on kyettävä käsittelemään voimakkaampia sähkömagneettisen kentän vaikutuksia, jotka tyypillisesti syntyvät korkeammilla taajuuksilla. Nämä sähkömagneettiset kentät voivat aiheuttaa signaaleja viereisissä signaalilinjoissa tai PCB -linjoissa aiheuttaen ei -toivottuja ylikuulumisia (häiriöitä ja kokonaiskohinaa) ja vahingoittaen järjestelmän suorituskykyä. Häviö johtuu pääasiassa impedanssin epäsuhdasta, jolla on sama vaikutus signaaliin kuin lisäkohina ja häiriöt.

Suurella paluuhäviöllä on kaksi kielteistä vaikutusta: 1. Signaalilähteeseen heijastunut signaali lisää järjestelmän kohinaa, jolloin vastaanottimen on vaikeampi erottaa kohina signaalista. 2. 2. Mikä tahansa heijastunut signaali heikentää olennaisesti signaalin laatua, koska tulosignaalin muoto muuttuu.

Vaikka digitaaliset järjestelmät ovat hyvin vikasietoisia, koska ne käsittelevät vain 1- ja 0 -signaaleja, yliaallot, jotka syntyvät pulssin noustessa suurella nopeudella, aiheuttavat signaalin heikkenemisen korkeammilla taajuuksilla. Vaikka eteenpäin suuntautuva virheenkorjaus voi poistaa joitain kielteisiä vaikutuksia, osa järjestelmän kaistanleveydestä käytetään tarpeettomien tietojen lähettämiseen, mikä johtaa suorituskyvyn heikkenemiseen. Parempi ratkaisu on saada RF -tehosteet, jotka auttavat pikemminkin kuin heikentävät signaalin eheyttä. On suositeltavaa, että kokonaispalautushäviö digitaalisen järjestelmän korkeimmalla taajuudella (yleensä huono datapiste) on -25 dB, mikä vastaa VSWR -arvoa 1.1.

PCB -suunnittelun tavoitteena on olla pienempi, nopeampi ja halvempi. For RF PCBS, high-speed signals sometimes limit the miniaturization of PCB designs. At present, the main method to solve the problem of cross-talk is ground management, spacing between wiring and reducing lead inductance. Tärkein tapa vähentää tuottoa on impedanssin sovitus. Tämä menetelmä sisältää eristemateriaalien tehokkaan hallinnan ja aktiivisten signaalilinjojen ja maajohtojen eristämisen erityisesti signaalilinjan ja maan välillä.

Koska yhteenliitäntä on piiriketjun heikoin lenkki, RF -suunnittelussa yhteenliitäntäpisteen sähkömagneettiset ominaisuudet ovat teknisen suunnittelun suurin ongelma, jokainen yhdyspiste on tutkittava ja olemassa olevat ongelmat ratkaistava. Piirilevyjen yhteenliittäminen sisältää piirien väliset kytkennät, piirilevyjen väliset liitännät ja signaalitulojen ja -liitännät PCB: n ja ulkoisten laitteiden välillä.

Interconnection between chip and PCB board

The PenTIum IV and high-speed chips containing a large number of input/output interconnects are already available. As for the chip itself, its performance is reliable, and the processing rate has been able to reach 1GHz. One of the most exciting aspects of the recent GHz Interconnect symposium (www.az.ww. Com) is that approaches to dealing with the ever-increasing volume and frequency of I/O are well known. The main problem of interconnect between chip and PCB is that the density of interconnect is too high. An innovative solution was presented that uses a local wireless transmitter inside the chip to transmit data to a nearby circuit board.

Olipa tämä ratkaisu toimiva vai ei, osallistujille oli selvää, että IC -suunnittelutekniikka on kaukana hf -sovellusten PCB -suunnittelutekniikasta.

PCB -liitäntä

HF -piirilevyjen suunnittelun tekniikat ja menetelmät ovat seuraavat:

1. Siirtolinjan kulmassa tulee käyttää 45 asteen kulmaa paluuhäviön pienentämiseksi (KUVA 1);

2 eristysvakioarvo tiukasti kontrolloidun korkean suorituskyvyn eristyspiirilevyn tason mukaan. Tämä menetelmä on hyödyllinen eristemateriaalin ja viereisten johdotusten välisen sähkömagneettisen kentän tehokkaassa hallinnassa.

3. Korkean tarkkuuden etsaukseen tarkoitettuja PCB -suunnittelumääritelmiä olisi parannettava. Harkitse +/- 0.0007 tuuman kokonaisviivavirheen määrittämistä, johdotusmuotojen ala- ja poikkileikkausten hallintaa ja johdotuksen sivuseinien pinnoitusolosuhteiden määrittämistä. Johtojen (lanka) geometrian ja pinnoitteiden yleinen hallinta on tärkeää mikroaaltojen taajuuksiin liittyvien ihovaikutusten käsittelemiseksi ja näiden eritelmien toteuttamiseksi.

4. Ulokeissa johtimissa on napainduktanssi. Vältä johtimien käyttämistä. Korkeataajuusympäristöissä on parasta käyttää pinta -asennettavia osia.

5. Vältä signaalien läpivientiä, älä käytä PTH -prosessia herkällä levyllä, koska tämä prosessi voi aiheuttaa lyijyn induktanssin läpireiässä.

6. Tarjoa runsaasti maaperää. Valettuja reikiä käytetään näiden maadoituskerrosten liittämiseen, jotta 3D -sähkömagneettiset kentät eivät vaikuta piirilevyyn.

7. Älä käytä HASL-pinnoitusmenetelmää valitaksesi ei-elektrolyysipinnoitus- tai upotuskullatusmenetelmän. Tämä galvanoitu pinta tarjoaa paremman ihoefektin suurtaajuisille virroille (kuva 2). Lisäksi tämä erittäin hitsattava pinnoite vaatii vähemmän johtoja, mikä auttaa vähentämään ympäristön saastumista.

8. Juotosvastuskerros voi estää juotospastan virtaamisen. Kuitenkin paksuuden epävarmuuden ja tuntemattoman eristyskyvyn vuoksi koko levyn pinnan peittäminen juotosvastusmateriaalilla johtaa suureen sähkömagneettisen energian muutokseen mikroliuskarakenteessa. Generally, solder dam is used as solder resistance layer.

Jos et tunne näitä menetelmiä, kysy neuvoa kokeneelta suunnittelijalta, joka on työskennellyt armeijan mikroaaltolevyillä. Voit myös keskustella heidän kanssaan, mihin hintaluokkaan sinulla on varaa. For example, it is more economical to use a copper-backed coplanar microstrip design than a strip design. Discuss this with them to get a better idea. Hyvät insinöörit eivät ehkä ole tottuneet ajattelemaan kustannuksia, mutta heidän neuvonsa voivat olla varsin hyödyllisiä. Se on pitkäaikainen työ kouluttaa nuoria insinöörejä, jotka eivät tunne RF-vaikutuksia ja joilla ei ole kokemusta RF-tehosteiden käsittelystä.

Lisäksi voidaan käyttää muita ratkaisuja, kuten tietokoneen mallin parantamista RF -tehosteiden käsittelemiseksi.

PCB -liitäntä ulkoisiin laitteisiin

Voimme nyt olettaa, että olemme ratkaisseet kaikki kortin ja erillisten komponenttien yhteenliittämisen signaalinhallintaongelmat. Joten miten voit ratkaista signaalin tulo-/lähtöongelman piirilevystä etälaitteen yhdistävään johtoon? Trompeter Electronics, an innovator in coaxial cable technology, is working on this problem and has made some important progress (Figure 3). Katso myös alla olevassa kuvassa 4 esitettyä sähkömagneettista kenttää. Tässä tapauksessa hallitsemme mikroliuskan muuntamisen koaksiaalikaapeliksi. Koaksiaalikaapelissa maakerrokset on lomitettu renkaiksi ja tasaisesti. Mikrohihnoissa maadoituskerros on aktiivisen linjan alapuolella. Tämä tuo esiin tiettyjä reunaefektejä, jotka on ymmärrettävä, ennustettava ja otettava huomioon suunnitteluvaiheessa. Tämä epäsuhta voi tietysti johtaa myös menetykseen, ja se on minimoitava kohinan ja signaalihäiriöiden välttämiseksi.

Sisäisen impedanssiongelman hallinta ei ole suunnitteluongelma, joka voidaan jättää huomiotta. Impedanssi alkaa piirilevyn pinnalta, kulkee juotosliitoksen läpi liitokseen ja päättyy koaksiaalikaapeliin. Koska impedanssi vaihtelee taajuuden mukaan, mitä korkeampi taajuus, sitä vaikeampi impedanssin hallinta on. Ongelma korkeampien taajuuksien käyttämisestä signaalien lähettämiseen laajakaistan yli näyttää olevan suurin suunnitteluongelma.

This paper summarizes

PCB platform technology needs continuous improvement to meet the requirements of IC designers. Hf signal management in PCB design and signal input/output management on PCB board need continuous improvement. Whatever exciting innovations are coming, I think bandwidth is going to get higher and higher, and using high frequency signals is going to be a prerequisite for that growth.