A interconexión de placa de circuíto impreso O sistema inclúe placa chip-to-circuit, interconexión entre PCB e interconexión entre PCB e dispositivos externos. No deseño de RF, as características electromagnéticas no punto de interconexión son un dos principais problemas aos que se enfronta o deseño de enxeñaría. Este artigo introduce varias técnicas dos tres tipos de deseño de interconexión anteriores, incluíndo métodos de instalación de dispositivos, illamento do cableado e medidas para reducir a inductancia do chumbo.

Hai sinais de que as placas de circuítos impresos están a ser deseñadas cunha frecuencia crecente. A medida que as velocidades de datos seguen aumentando, o ancho de banda necesario para a transmisión de datos tamén empuxa o teito de frecuencia do sinal a 1GHz ou superior. Esta tecnoloxía de sinal de alta frecuencia, aínda que moito máis alá da tecnoloxía de ondas milimétricas (30 GHz), implica tecnoloxía de microondas e de gama baixa.

Os métodos de deseño de enxeñería de RF deben poder manexar os efectos do campo electromagnético máis fortes que normalmente se xeran a frecuencias máis altas. Estes campos electromagnéticos poden inducir sinais en liñas de sinais adxacentes ou liñas de PCB, causando diafonía indesexable (interferencia e ruído total) e prexudicando o rendemento do sistema. A perda de retroceso é causada principalmente por un desaxuste de impedancia, que ten o mesmo efecto no sinal que o ruído e a interferencia aditivos.

A alta perda de retorno ten dous efectos negativos: 1. O sinal reflectido de volta á fonte de sinal aumentará o ruído do sistema, facendo máis difícil para o receptor distinguir o ruído do sinal; 2. 2. Calquera sinal reflectido degradará esencialmente a calidade do sinal porque a forma do sinal de entrada cambia.

Aínda que os sistemas dixitais son moi tolerantes aos fallos porque só tratan os sinais 1 e 0, os harmónicos xerados cando o pulso aumenta a alta velocidade fan que o sinal sexa máis débil a frecuencias máis altas. Aínda que a corrección de erros directos pode eliminar algúns dos efectos negativos, parte do ancho de banda do sistema úsase para transmitir datos redundantes, o que resulta na degradación do rendemento. Unha mellor solución é ter efectos de RF que axuden en vez de restar integridade ao sinal. Recoméndase que a perda de retorno total á maior frecuencia dun sistema dixital (normalmente un punto de datos deficiente) sexa -25dB, equivalente a un VSWR de 1.1.

O deseño de PCB pretende ser máis pequeno, máis rápido e menos custoso. Para RFPCB, os sinais de alta velocidade ás veces limitan a miniaturización dos deseños de PCB. Na actualidade, o método principal para resolver o problema do cruzamento é levar a cabo a xestión da conexión a terra, realizar o espazamento entre o cableado e reducir a inductancia do chumbo. O principal método para reducir a perda de retorno é a correspondencia de impedancia. Este método inclúe a xestión eficaz dos materiais de illamento e o illamento das liñas de sinal activas e as liñas de terra, especialmente entre o estado da liña de sinal e a terra.

Debido a que a interconexión é o elo máis débil da cadea de circuítos, no deseño de RF, as propiedades electromagnéticas do punto de interconexión son o principal problema ao que se enfronta o deseño de enxeñaría, cada punto de interconexión debería investigarse e resolver os problemas existentes. A interconexión da placa de circuíto inclúe a interconexión entre placa chip e circuíto, interconexión de PCB e interconexión de entrada / saída de sinal entre PCB e dispositivos externos.

I. Interconexión entre chip e placa PCB

Se esta solución funciona ou non, quedou claro para os asistentes que a tecnoloxía de deseño IC está moi por diante da tecnoloxía de deseño de PCB para aplicacións hf.

Interconexión PCB

As técnicas e métodos para o deseño de PCB hf son os seguintes:

1. Para a esquina da liña de transmisión débese empregar un ángulo de 45 ° para reducir a perda de retorno (FIG. 1);

2 valor de illamento constante segundo o nivel da placa de circuíto illante de alto rendemento estritamente controlada. Este método é beneficioso para unha xestión eficaz do campo electromagnético entre o material illante e o cableado adxacente.

3. Débense mellorar as especificacións de deseño de PCB para a gravación de alta precisión. Considere especificar un erro de ancho de liña total de +/- 0.0007 polgadas, xestionar as seccións de corte e transversais das formas do cableado e especificar as condicións de revestimento da parede lateral do cableado. A xestión xeral da xeometría do cableado (fío) e as superficies de revestimento é importante para tratar os efectos sobre a pel relacionados coas frecuencias de microondas e aplicar estas especificacións.

4. Hai inductancia de billa nos cables saíntes. Evite usar compoñentes con cables. Para ambientes de alta frecuencia, é mellor usar compoñentes montados en superficie.

5. Para o sinal a través de buratos, evite usar o proceso PTH na placa sensible, xa que este proceso pode provocar indutancia de chumbo no burato pasante. A inductancia do chumbo pode afectar ás capas 4 a 19 se se usa un burato pasante nunha placa de 20 capas para conectar as capas 1 a 3.

6. Proporcionar abundantes capas do chan. Os buracos moldeados úsanse para conectar estas capas de terra para evitar que os campos electromagnéticos 3d afecten a placa de circuíto.

7. Para escoller o proceso de chapado en ouro por inmersión sen electrólise ou por inmersión, non use o método de chapado HASL. Esta superficie galvanizada proporciona un mellor efecto de pel para as correntes de alta frecuencia (Figura 2). Ademais, este revestimento altamente soldable require menos cables, o que axuda a reducir a contaminación ambiental.

8. A capa de resistencia á soldadura pode evitar que flúe a pasta de soldadura. Non obstante, debido á incerteza do grosor e ao descoñecido rendemento do illamento, cubrir toda a superficie da placa con material resistente á soldadura levará a un gran cambio na enerxía electromagnética no deseño de microtiras. Xeralmente, a soldadura emprégase como capa de resistencia á soldadura.

Se non está familiarizado con estes métodos, consulte cun enxeñeiro de deseño experimentado que traballou en placas de circuítos de microondas para os militares. Tamén podes discutir con eles o prezo que podes permitir. Por exemplo, é máis económico usar un deseño de microcinta coplanar con respaldo de cobre que un deseño de liña de raia e podes discutir isto con eles para obter mellores consellos. Os bos enxeñeiros poden non estar afeitos a pensar no custo, pero o seu consello pode ser moi útil. Será un traballo a longo prazo formar novos enxeñeiros que non estean familiarizados cos efectos de RF e non teñan experiencia no tratamento dos efectos de RF.

Ademais, pódense adoptar outras solucións, como mellorar o modelo de ordenador para poder manexar os efectos de RF.

Interconexión PCB con dispositivos externos

Agora podemos supor que resolvemos todos os problemas de xestión de sinal na placa e nas interconexións de compoñentes discretos. Entón, como resolver o problema de entrada / saída de sinal da placa de circuíto ao fío que conecta o dispositivo remoto? TrompeterElectronics, un innovador na tecnoloxía de cables coaxiais, está a traballar neste problema e realizou algúns avances importantes (figura 3). Ademais, bote unha ollada ao campo electromagnético que se mostra na figura 4 a continuación. Neste caso, xestionamos a conversión de microstrip a cable coaxial. Nos cables coaxiais, as capas de terra están entrelazadas en aneis e espaciadas uniformemente. Nos microcintos, a capa de terra está por debaixo da liña activa. Isto introduce certos efectos de punta que deben ser comprendidos, preditos e considerados no momento do deseño. Por suposto, este desaxuste tamén pode provocar retroceso e debe minimizarse para evitar o ruído e a interferencia do sinal.

A xestión do problema de impedancia interna non é un problema de deseño que poida ignorarse. A impedancia comeza na superficie da placa de circuíto, pasa a través dunha unión de soldadura ata a unión e remata no cable coaxial. Debido a que a impedancia varía coa frecuencia, canto maior é a frecuencia, máis difícil é a xestión da impedancia. O problema do uso de frecuencias máis altas para transmitir sinais a través de banda ancha parece ser o principal problema de deseño.