सर्किट बोर्ड सिस्टम के इंटरकनेक्ट में चिप-टू-सर्किट बोर्ड, इंटरकनेक्ट शामिल है पीसीबी और पीसीबी और बाहरी उपकरणों के बीच इंटरकनेक्ट करते हैं। आरएफ डिजाइन में, इंटरकनेक्ट बिंदु पर विद्युत चुम्बकीय विशेषताओं इंजीनियरिंग डिजाइन के सामने आने वाली मुख्य समस्याओं में से एक है। यह पेपर उपरोक्त तीन प्रकार के इंटरकनेक्ट डिज़ाइन की विभिन्न तकनीकों का परिचय देता है, जिसमें डिवाइस इंस्टॉलेशन के तरीके, वायरिंग का अलगाव और लीड इंडक्शन को कम करने के उपाय शामिल हैं।

ऐसे संकेत हैं कि मुद्रित सर्किट बोर्ड बढ़ती आवृत्ति के साथ डिजाइन किए जा रहे हैं। जैसे-जैसे डेटा दरों में वृद्धि जारी है, डेटा ट्रांसमिशन के लिए आवश्यक बैंडविड्थ भी सिग्नल फ़्रीक्वेंसी सीलिंग को 1GHz या उससे अधिक तक धकेल देता है। यह उच्च आवृत्ति सिग्नल तकनीक, हालांकि मिलीमीटर वेव टेक्नोलॉजी (30GHz) से बहुत आगे है, इसमें RF और लो-एंड माइक्रोवेव तकनीक शामिल है।

आरएफ इंजीनियरिंग डिजाइन विधियों को मजबूत विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र प्रभावों को संभालने में सक्षम होना चाहिए जो आमतौर पर उच्च आवृत्तियों पर उत्पन्न होते हैं। ये विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र आसन्न सिग्नल लाइनों या पीसीबी लाइनों पर संकेतों को प्रेरित कर सकते हैं, जिससे अवांछनीय क्रॉसस्टॉक (हस्तक्षेप और कुल शोर) और सिस्टम के प्रदर्शन को नुकसान हो सकता है। बैकलॉस मुख्य रूप से प्रतिबाधा बेमेल के कारण होता है, जिसका सिग्नल पर योगात्मक शोर और हस्तक्षेप के समान प्रभाव होता है।

उच्च वापसी हानि के दो नकारात्मक प्रभाव हैं: 1. सिग्नल स्रोत पर वापस परावर्तित सिग्नल सिस्टम के शोर को बढ़ा देगा, जिससे रिसीवर के लिए सिग्नल से शोर को अलग करना अधिक कठिन हो जाएगा; 2. 2. कोई भी परावर्तित सिग्नल अनिवार्य रूप से सिग्नल की गुणवत्ता को कम कर देगा क्योंकि इनपुट सिग्नल का आकार बदल जाता है।

हालांकि डिजिटल सिस्टम बहुत दोष सहिष्णु हैं क्योंकि वे केवल 1 और 0 सिग्नल से निपटते हैं, उच्च गति पर पल्स बढ़ने पर उत्पन्न हार्मोनिक्स उच्च आवृत्तियों पर सिग्नल कमजोर होने का कारण बनता है। हालांकि फॉरवर्ड त्रुटि सुधार कुछ नकारात्मक प्रभावों को समाप्त कर सकता है, सिस्टम बैंडविड्थ का हिस्सा अनावश्यक डेटा संचारित करने के लिए उपयोग किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप प्रदर्शन में गिरावट आती है। एक बेहतर समाधान आरएफ प्रभाव है जो सिग्नल अखंडता से अलग होने के बजाय मदद करता है। यह अनुशंसा की जाती है कि डिजिटल सिस्टम (आमतौर पर एक खराब डेटा बिंदु) की उच्चतम आवृत्ति पर कुल रिटर्न हानि -25dB हो, जो 1.1 के VSWR के बराबर हो।

पीसीबी डिजाइन का लक्ष्य छोटा, तेज और कम खर्चीला होना है। RF PCBS के लिए, हाई-स्पीड सिग्नल कभी-कभी PCB डिज़ाइन के लघुकरण को सीमित कर देते हैं। वर्तमान में, क्रॉस-टॉक की समस्या को हल करने का मुख्य तरीका ग्राउंड मैनेजमेंट, वायरिंग के बीच की दूरी और लीड इंडक्शन को कम करना है। प्रतिफल हानि को कम करने की मुख्य विधि प्रतिबाधा मिलान है। इस पद्धति में इन्सुलेशन सामग्री का प्रभावी प्रबंधन और सक्रिय सिग्नल लाइनों और ग्राउंड लाइनों का अलगाव, विशेष रूप से सिग्नल लाइन और जमीन की स्थिति के बीच शामिल है।

चूंकि इंटरकनेक्ट सर्किट श्रृंखला में सबसे कमजोर कड़ी है, आरएफ डिजाइन में, इंटरकनेक्ट बिंदु के विद्युत चुम्बकीय गुण इंजीनियरिंग डिजाइन का सामना करने वाली मुख्य समस्या है, प्रत्येक इंटरकनेक्ट बिंदु की जांच की जानी चाहिए और मौजूदा समस्याओं को हल किया जाना चाहिए। सर्किट बोर्ड इंटरकनेक्शन में चिप-टू-सर्किट बोर्ड इंटरकनेक्शन, पीसीबी इंटरकनेक्शन और पीसीबी और बाहरी उपकरणों के बीच सिग्नल इनपुट / आउटपुट इंटरकनेक्शन शामिल हैं।

चिप और पीसीबी बोर्ड के बीच इंटरकनेक्शन

बड़ी संख्या में इनपुट/आउटपुट इंटरकनेक्ट वाले पेंटियम IV और हाई-स्पीड चिप्स पहले से ही उपलब्ध हैं। चिप के लिए ही, इसका प्रदर्शन विश्वसनीय है, और प्रसंस्करण दर 1GHz तक पहुंचने में सक्षम है। हाल ही में GHz इंटरकनेक्ट संगोष्ठी (www.az.ww.com) के सबसे रोमांचक पहलुओं में से एक यह है कि I/O की बढ़ती मात्रा और आवृत्ति से निपटने के लिए दृष्टिकोण सर्वविदित हैं। चिप और पीसीबी के बीच इंटरकनेक्ट की मुख्य समस्या यह है कि इंटरकनेक्ट का घनत्व बहुत अधिक होता है। एक अभिनव समाधान प्रस्तुत किया गया था जो पास के सर्किट बोर्ड में डेटा संचारित करने के लिए चिप के अंदर एक स्थानीय वायरलेस ट्रांसमीटर का उपयोग करता है।

यह समाधान काम करता है या नहीं, यह उपस्थित लोगों के लिए स्पष्ट था कि आईसी डिजाइन प्रौद्योगिकी एचएफ अनुप्रयोगों के लिए पीसीबी डिजाइन प्रौद्योगिकी से बहुत आगे है।

पीसीबी इंटरकनेक्ट

एचएफ पीसीबी डिजाइन के लिए तकनीक और तरीके इस प्रकार हैं:

1. वापसी हानि को कम करने के लिए ट्रांसमिशन लाइन के कोने के लिए 45 डिग्री के कोण का उपयोग किया जाना चाहिए (अंजीर। 1);

कड़ाई से नियंत्रित उच्च प्रदर्शन इन्सुलेट सर्किट बोर्ड के स्तर के अनुसार 2 इन्सुलेशन निरंतर मूल्य। इन्सुलेट सामग्री और आसन्न तारों के बीच विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के प्रभावी प्रबंधन के लिए यह विधि फायदेमंद है।

3. उच्च परिशुद्धता नक़्क़ाशी के लिए पीसीबी डिजाइन विनिर्देशों में सुधार किया जाना चाहिए। +/- 0.0007 इंच की कुल लाइन चौड़ाई त्रुटि निर्दिष्ट करने पर विचार करें, तारों के आकार के अंडरकट और क्रॉस सेक्शन को प्रबंधित करना और वायरिंग साइड वॉल प्लेटिंग स्थितियों को निर्दिष्ट करना। माइक्रोवेव आवृत्तियों से संबंधित त्वचा प्रभावों को संबोधित करने और इन विशिष्टताओं को लागू करने के लिए तारों (तार) ज्यामिति और कोटिंग सतहों का समग्र प्रबंधन महत्वपूर्ण है।

4. उभरी हुई लीड्स में टैप इंडक्शन होता है। लीड वाले घटकों का उपयोग करने से बचें। उच्च आवृत्ति वाले वातावरण के लिए, सतह पर लगे घटकों का उपयोग करना सबसे अच्छा है।

5. छेद के माध्यम से संकेत के लिए, संवेदनशील प्लेट पर पीटीएच प्रक्रिया का उपयोग करने से बचें, क्योंकि यह प्रक्रिया छेद के माध्यम से सीसा अधिष्ठापन का कारण बन सकती है।

6. प्रचुर मात्रा में जमीनी परतें प्रदान करें। 3 डी विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों को सर्किट बोर्ड को प्रभावित करने से रोकने के लिए इन ग्राउंडिंग परतों को जोड़ने के लिए मोल्ड किए गए छेद का उपयोग किया जाता है।

7. गैर-इलेक्ट्रोलिसिस निकल चढ़ाना या विसर्जन सोना चढ़ाना प्रक्रिया चुनने के लिए, एचएएसएल चढ़ाना विधि का उपयोग न करें। यह इलेक्ट्रोप्लेटेड सतह उच्च आवृत्ति धाराओं (चित्रा 2) के लिए बेहतर त्वचा प्रभाव प्रदान करती है। इसके अलावा, इस अत्यधिक वेल्ड करने योग्य कोटिंग के लिए कम लीड की आवश्यकता होती है, जिससे पर्यावरण प्रदूषण को कम करने में मदद मिलती है।

8. मिलाप प्रतिरोध परत मिलाप पेस्ट को बहने से रोक सकती है। हालांकि, मोटाई और अज्ञात इन्सुलेशन प्रदर्शन की अनिश्चितता के कारण, पूरी प्लेट सतह को सोल्डर प्रतिरोध सामग्री के साथ कवर करने से माइक्रोस्ट्रिप डिजाइन में विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा में एक बड़ा बदलाव आएगा। आमतौर पर, सोल्डर बांध का उपयोग सोल्डर प्रतिरोध परत के रूप में किया जाता है।

यदि आप इन विधियों से परिचित नहीं हैं, तो एक अनुभवी डिज़ाइन इंजीनियर से परामर्श लें, जिसने सेना के लिए माइक्रोवेव सर्किट बोर्ड पर काम किया हो। आप उनके साथ यह भी चर्चा कर सकते हैं कि आप किस मूल्य सीमा को वहन कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, स्ट्रिप डिज़ाइन की तुलना में कॉपर-समर्थित कॉपलनार माइक्रोस्ट्रिप डिज़ाइन का उपयोग करना अधिक किफायती है। एक बेहतर विचार प्राप्त करने के लिए उनके साथ इस पर चर्चा करें। अच्छे इंजीनियरों को लागत के बारे में सोचने की आदत नहीं हो सकती है, लेकिन उनकी सलाह काफी मददगार हो सकती है। युवा इंजीनियरों को प्रशिक्षित करना एक दीर्घकालिक कार्य होगा जो आरएफ प्रभावों से परिचित नहीं हैं और आरएफ प्रभावों से निपटने में अनुभव की कमी है।

इसके अलावा, अन्य समाधान अपनाए जा सकते हैं, जैसे आरएफ प्रभावों को संभालने में सक्षम होने के लिए कंप्यूटर मॉडल में सुधार करना।

बाहरी उपकरणों के साथ पीसीबी इंटरकनेक्ट

अब हम मान सकते हैं कि हमने बोर्ड पर और असतत घटकों के इंटरकनेक्शन पर सभी सिग्नल प्रबंधन समस्याओं को हल कर लिया है। तो आप सर्किट बोर्ड से रिमोट डिवाइस को जोड़ने वाले तार तक सिग्नल इनपुट/आउटपुट समस्या को कैसे हल करते हैं? ट्रॉम्पीटर इलेक्ट्रॉनिक्स, समाक्षीय केबल प्रौद्योगिकी में एक प्रर्वतक, इस समस्या पर काम कर रहा है और उसने कुछ महत्वपूर्ण प्रगति की है (चित्र 3)। इसके अलावा, नीचे चित्र 4 में दिखाए गए विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र पर एक नज़र डालें। इस मामले में, हम माइक्रोस्ट्रिप से समाक्षीय केबल में रूपांतरण का प्रबंधन करते हैं। समाक्षीय केबलों में, जमीन की परतें रिंगों में अंतःस्थापित होती हैं और समान रूप से दूरी पर होती हैं। माइक्रोबेल्ट में ग्राउंडिंग लेयर एक्टिव लाइन के नीचे होती है। यह कुछ धार प्रभावों का परिचय देता है जिन्हें डिजाइन समय पर समझने, भविष्यवाणी करने और विचार करने की आवश्यकता होती है। बेशक, यह बेमेल बैकलॉस का कारण भी बन सकता है और शोर और सिग्नल के हस्तक्षेप से बचने के लिए इसे कम से कम किया जाना चाहिए।

आंतरिक प्रतिबाधा समस्या का प्रबंधन एक डिज़ाइन समस्या नहीं है जिसे अनदेखा किया जा सकता है। प्रतिबाधा सर्किट बोर्ड की सतह पर शुरू होती है, एक सोल्डर संयुक्त से संयुक्त तक जाती है, और समाक्षीय केबल पर समाप्त होती है। क्योंकि प्रतिबाधा आवृत्ति के साथ बदलती है, आवृत्ति जितनी अधिक होती है, प्रतिबाधा प्रबंधन उतना ही कठिन होता है। ब्रॉडबैंड पर सिग्नल संचारित करने के लिए उच्च आवृत्तियों का उपयोग करने की समस्या मुख्य डिजाइन समस्या प्रतीत होती है।

यह पेपर सारांशित करता है

पीसीबी प्लेटफॉर्म प्रौद्योगिकी को आईसी डिजाइनरों की आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए निरंतर सुधार की आवश्यकता है। पीसीबी डिजाइन में एचएफ सिग्नल प्रबंधन और पीसीबी बोर्ड पर सिग्नल इनपुट / आउटपुट प्रबंधन में निरंतर सुधार की आवश्यकता है। जो भी रोमांचक नवाचार आ रहे हैं, मुझे लगता है कि बैंडविड्थ उच्च और उच्च होने जा रहा है, और उच्च आवृत्ति संकेतों का उपयोग उस विकास के लिए एक शर्त होने जा रहा है।