The interconnect of circuit board system includes chip-to-circuit board, interconnect within PCB and interconnect between PCB and external devices. 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. 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. 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.

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.

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.

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. Generally, solder dam is used as solder resistance layer.

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. 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. 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? Trompeter Electronics, an innovator in coaxial cable technology, is working on this problem and has made some important progress (Figure 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.

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.