Međusobno povezivanje sustava tiskanih ploča uključuje čip-ploču, unutarnje povezivanje PCB i međusobno povezivanje PCB -a i vanjskih uređaja. U RF projektiranju, elektromagnetske karakteristike na točki međusobnog povezivanja jedan su od glavnih problema s kojima se suočava inženjerski dizajn. Ovaj rad predstavlja različite tehnike gornje tri vrste projektiranja međusobnog povezivanja, uključujući metode ugradnje uređaja, izolaciju ožičenja i mjere za smanjenje induktiviteta olova.

Postoje znakovi da se tiskane ploče projektiraju sve učestalije. Kako se brzine prijenosa podataka i dalje povećavaju, propusnost potrebna za prijenos podataka također podiže gornju granicu frekvencije signala na 1GHz ili više. Ova visokofrekventna signalna tehnologija, iako daleko nadilazi tehnologiju milimetarskih valova (30 GHz), uključuje RF i niskokvalitetnu mikrovalnu tehnologiju.

Metode projektiranja RF inženjeringa moraju biti sposobne podnijeti jače učinke elektromagnetskog polja koje se obično stvaraju na višim frekvencijama. Ova elektromagnetska polja mogu inducirati signale na susjednim signalnim vodovima ili linijama PCB -a, uzrokujući neželjeno preslušavanje (smetnje i ukupnu buku) i štete performansama sustava. Zaostatak je uglavnom uzrokovan neusklađenošću impedancije, koja ima isti učinak na signal kao i aditivna buka i smetnje.

Visok povratni gubitak ima dva negativna učinka: 1. Signal koji se reflektira natrag do izvora signala povećat će šum sustava, što će prijemniku otežati razlikovanje šuma od signala; 2. 2. Svaki reflektirani signal bitno će umanjiti kvalitetu signala jer se mijenja oblik ulaznog signala.

Iako su digitalni sustavi vrlo otporni na kvarove jer se bave samo signalima 1 i 0, harmonijski signali koji nastaju kada impuls raste velikom brzinom uzrokuju slabiji signal na višim frekvencijama. Iako ispravljanje grešaka prema naprijed može ukloniti neke negativne učinke, dio propusnosti sustava koristi se za prijenos suvišnih podataka, što rezultira smanjenjem performansi. Bolje rješenje je imati RF učinke koji pomažu, a ne narušavaju integritet signala. Preporučuje se da ukupni povratni gubitak pri najvećoj frekvenciji digitalnog sustava (obično slaba podatkovna točka) bude -25dB, što je ekvivalentno VSWR -u 1.1.

Cilj dizajna PCB -a je biti manji, brži i jeftiniji. Za RF PCBS, signali velike brzine ponekad ograničavaju minijaturizaciju dizajna PCB-a. Trenutno je glavna metoda za rješavanje problema unakrsnog razgovora upravljanje zemljom, razmak između ožičenja i smanjenje induktivnosti olova. Glavna metoda za smanjenje povratnog gubitka je usklađivanje impedancije. Ova metoda uključuje učinkovito upravljanje izolacijskim materijalima i izolaciju aktivnih signalnih vodova i vodova uzemljenja, posebno između stanja signalnog voda i mase.

Budući da je međusobno povezivanje najslabija karika u lancu kruga, u RF dizajnu, elektromagnetska svojstva točke međusobnog povezivanja glavni su problemi s kojima se suočava inženjerski dizajn, svaku točku međusobnog povezivanja treba istražiti i riješiti postojeće probleme. Međusobno povezivanje pločica uključuje međusobno povezivanje čip-ploča, međusobno povezivanje PCB-a i ulazno/izlazno povezivanje signala između PCB-a i vanjskih uređaja.

Međusobno povezivanje čipa i PCB ploče

PenTIum IV i čipovi velike brzine koji sadrže veliki broj ulazno/izlaznih međusobnih veza već su dostupni. Što se tiče samog čipa, njegove performanse su pouzdane, a brzina obrade uspjela je doseći 1GHz. Jedan od najuzbudljivijih aspekata nedavnog simpozija GHz Interconnect (www.az.ww. Com) je taj da su pristupi rješavanju sve većeg volumena i frekvencije I/O dobro poznati. Glavni problem međusobnog povezivanja čipa i PCB -a je što je gustoća međusobnog povezivanja previsoka. Predstavljeno je inovativno rješenje koje koristi lokalni bežični odašiljač unutar čipa za prijenos podataka na obližnju ploču.

Bez obzira radi li ovo rješenje ili ne, prisutnima je bilo jasno da je IC tehnologija dizajna daleko ispred tehnologije projektiranja PCB -a za visokofrekvencijske aplikacije.

PCB međusobno povezivanje

Tehnike i metode za projektiranje hf PCB -a su sljedeće:

1. Za ugao dalekovoda treba koristiti kut od 45 ° kako bi se smanjio povratni gubitak (slika 1);

2 konstantna vrijednost izolacije prema razini strogo kontrolirane izolacijske ploče visokih performansi. Ova je metoda korisna za učinkovito upravljanje elektromagnetskim poljem između izolacijskog materijala i susjednih ožičenja.

3. Treba poboljšati specifikacije dizajna PCB -a za precizno jetkanje. Razmislite o specificiranju ukupne pogreške širine linije od +/- 0.0007 inča, upravljanju podrezivanjem i presjecima oblika ožičenja i specificiranju uvjeta oplate sa strane ožičenja. Cjelokupno upravljanje geometrijom ožičenja (žice) i površinama premaza važno je za rješavanje učinaka kože povezanih s mikrovalnim frekvencijama i za provedbu ovih specifikacija.

4. U izbočenim vodovima postoji induktivitet slavine. Izbjegavajte korištenje komponenti s vodičima. Za visokofrekventna okruženja najbolje je koristiti komponente montirane na površini.

5. Za signal kroz rupe, izbjegavajte korištenje PTH procesa na osjetljivoj ploči, jer taj proces može uzrokovati induktivnost olova u prolaznoj rupi.

6. Osigurajte obilne slojeve tla. Za spajanje ovih slojeva uzemljenja koriste se oblikovane rupe kako bi se spriječilo da 3d elektromagnetska polja utječu na ploču.

7. Za odabir postupka pocinčavanja bez elektrolize ili potapanja, ne koristite metodu HASL oplate. Ova galvanizirana površina pruža bolji učinak kože za visokofrekventne struje (slika 2). Osim toga, za ovaj visoko zavarljivi premaz potrebno je manje kabela, čime se smanjuje zagađenje okoliša.

8. Sloj otpornosti na lemljenje može spriječiti istjecanje paste za lemljenje. Međutim, zbog neizvjesnosti debljine i nepoznatih performansi izolacije, prekrivanje cijele površine ploče materijalom otpornom na lemljenje dovest će do velike promjene elektromagnetske energije u dizajnu mikrotrakastih traka. Općenito, lemljena brana se koristi kao sloj otpornosti na lemljenje.

Ako niste upoznati s tim metodama, obratite se iskusnom inženjeru dizajnera koji je radio na vojnim pločama mikrovalnih ploča. Također možete s njima razgovarati o tome koji raspon cijena možete priuštiti. Na primjer, ekonomičnije je koristiti koplanarnu mikrotrakastu konstrukciju s bakrenom podlogom nego dizajn trake. Razgovarajte o tome s njima kako biste stekli bolju ideju. Dobri inženjeri možda nisu navikli razmišljati o troškovima, ali njihovi savjeti mogu biti od velike pomoći. Bit će to dugotrajan posao za obuku mladih inženjera koji nisu upoznati s RF efektima i nemaju iskustva u suočavanju s RF učincima.

Osim toga, mogu se usvojiti i druga rješenja, poput poboljšanja računalnog modela kako bi se moglo nositi s RF efektima.

PCB povezivanje s vanjskim uređajima

Sada možemo pretpostaviti da smo riješili sve probleme upravljanja signalom na ploči i na međusobnim vezama diskretnih komponenti. Dakle, kako riješiti problem ulaza/izlaza signala s pločice na žicu koja povezuje udaljeni uređaj? Trompeter Electronics, inovator u tehnologiji koaksijalnih kabela, radi na ovom problemu i postigao je značajan napredak (slika 3). Također pogledajte elektromagnetsko polje prikazano na donjoj slici 4. U tom slučaju upravljamo pretvorbom iz mikrotrakastog u koaksijalni kabel. U koaksijalnim kabelima slojevi uzemljenja isprepleteni su u prstenovima i ravnomjerno raspoređeni. U mikro pojasevima, sloj uzemljenja je ispod aktivne crte. Ovo uvodi određene rubne učinke koje je potrebno razumjeti, predvidjeti i uzeti u obzir u vrijeme projektiranja. Naravno, ovo neslaganje također može dovesti do gubitka i mora se minimizirati kako bi se izbjegle smetnje i smetnje u signalu.

Upravljanje problemom unutarnje impedancije nije problem dizajna koji se može zanemariti. Impedancija počinje na površini ploče, prolazi kroz lemljeni spoj do zgloba i završava na koaksijalnom kabelu. Budući da impedancija varira ovisno o frekvenciji, što je veća frekvencija, teže je upravljanje impedansom. Čini se da je problem korištenja viših frekvencija za prijenos signala preko širokopojasnog pristupa glavni problem dizajna.

Ovaj rad sažima

Tehnologija PCB platforme zahtijeva stalno poboljšanje kako bi zadovoljila zahtjeve IC dizajnera. Upravljanje VF signalom u dizajnu PCB -a i upravljanje ulazom/izlazom signala na PCB ploči trebaju se stalno poboljšavati. Bez obzira na uzbudljive inovacije koje dolaze, mislim da će širina pojasa biti sve veća, a korištenje visokofrekventnih signala bit će preduvjet za taj rast.