Interkoneksi sistem papan litar merangkumi papan serpai ke litar, saling menghubungkan di dalam BPA dan saling menghubungkan antara PCB dan peranti luaran. Dalam reka bentuk RF, ciri elektromagnetik pada titik interkoneksi adalah salah satu masalah utama yang dihadapi oleh reka bentuk kejuruteraan. Makalah ini memperkenalkan pelbagai teknik dari tiga jenis reka bentuk interkoneksi di atas, termasuk kaedah pemasangan peranti, pengasingan pendawaian dan langkah-langkah untuk mengurangkan induktansi plumbum.

Terdapat tanda-tanda bahawa papan litar bercetak sedang dirancang dengan peningkatan frekuensi. Oleh kerana kadar data terus meningkat, lebar jalur yang diperlukan untuk penghantaran data juga mendorong siling frekuensi isyarat ke 1GHz atau lebih tinggi. Teknologi isyarat frekuensi tinggi ini, walaupun jauh melebihi teknologi gelombang milimeter (30GHz), memang melibatkan teknologi gelombang mikro RF dan low-end.

Kaedah reka bentuk kejuruteraan RF mesti dapat menangani kesan medan elektromagnetik yang lebih kuat yang biasanya dihasilkan pada frekuensi yang lebih tinggi. Medan elektromagnetik ini dapat mendorong isyarat pada garis isyarat bersebelahan atau garis PCB, menyebabkan crosstalk yang tidak diingini (gangguan dan bunyi bising) dan merosakkan prestasi sistem. Backloss terutamanya disebabkan oleh ketidakcocokan impedans, yang mempunyai kesan yang sama pada isyarat seperti bunyi dan gangguan aditif.

Kehilangan pulangan tinggi mempunyai dua kesan negatif: 1. Sinyal yang dipantulkan kembali ke sumber isyarat akan meningkatkan kebisingan sistem, menjadikannya lebih sukar bagi penerima untuk membezakan bunyi dari isyarat; 2. 2. Sebarang isyarat yang dipantulkan pada dasarnya akan menurunkan kualiti isyarat kerana bentuk isyarat input berubah.

Walaupun sistem digital bertoleransi kesalahan kerana hanya menangani isyarat 1 dan 0, harmonik yang dihasilkan ketika nadi meningkat pada kelajuan tinggi menyebabkan isyarat menjadi lemah pada frekuensi yang lebih tinggi. Walaupun pembetulan ralat ke depan dapat menghilangkan beberapa kesan negatif, sebahagian dari lebar jalur sistem digunakan untuk mengirimkan data yang berlebihan, yang mengakibatkan penurunan prestasi. Penyelesaian yang lebih baik adalah mempunyai kesan RF yang membantu daripada mengurangkan integriti isyarat. Adalah disyorkan bahawa jumlah kehilangan pulangan pada frekuensi tertinggi sistem digital (biasanya titik data yang lemah) -25dB, bersamaan dengan VSWR 1.1.

Reka bentuk PCB bertujuan untuk lebih kecil, lebih cepat dan lebih murah. Untuk RF PCBS, isyarat berkelajuan tinggi kadangkala menghadkan miniatur reka bentuk PCB. Pada masa ini, kaedah utama untuk menyelesaikan masalah perbincangan silang adalah pengurusan tanah, jarak antara pendawaian dan mengurangkan induktansi plumbum. Kaedah utama untuk mengurangkan kerugian pulangan adalah pencocokan impedans. Kaedah ini merangkumi pengurusan bahan penebat yang berkesan dan pengasingan garis isyarat aktif dan garis tanah, terutama antara keadaan garis isyarat dan tanah.

Oleh kerana interkoneksi adalah pautan paling lemah dalam rantai litar, dalam reka bentuk RF, sifat elektromagnetik titik interkoneksi adalah masalah utama yang dihadapi reka bentuk kejuruteraan, setiap titik interkoneksi harus disiasat dan masalah yang ada diselesaikan. Sambungan papan litar merangkumi interkoneksi papan serpai ke litar, interkoneksi PCB dan interkoneksi input / output isyarat antara PCB dan peranti luaran.

Sambungan antara cip dan papan PCB

Cip PenTIum IV dan berkelajuan tinggi yang mengandungi sebilangan besar interkoneksi input / output sudah tersedia. Bagi cip itu sendiri, kinerjanya boleh dipercayai, dan kadar pemprosesan sudah dapat mencapai 1GHz. Salah satu aspek yang paling menggembirakan dari simposium Interkoneksi GHz (www.az.ww. Com) baru-baru ini ialah pendekatan untuk menangani jumlah dan kekerapan I / O yang semakin meningkat adalah terkenal. Masalah utama hubungan antara cip dan PCB ialah ketumpatan interkoneksi terlalu tinggi. Penyelesaian inovatif dikemukakan yang menggunakan pemancar tanpa wayar tempatan di dalam cip untuk menghantar data ke papan litar berdekatan.

Sama ada penyelesaian ini berfungsi atau tidak, jelas bagi para hadirin bahawa teknologi reka bentuk IC jauh lebih maju daripada teknologi reka bentuk PCB untuk aplikasi hf.

Sambungan PCB

Teknik dan kaedah untuk reka bentuk PCB hf adalah seperti berikut:

1. Sudut 45 ° harus digunakan untuk sudut talian penghantaran untuk mengurangkan kehilangan pulangan (Gambar 1);

2 nilai malar penebat mengikut tahap papan litar penebat berprestasi tinggi yang dikawal ketat. Kaedah ini bermanfaat untuk pengurusan medan elektromagnetik yang berkesan antara bahan penebat dan pendawaian bersebelahan.

3. Spesifikasi reka bentuk PCB untuk etsa berketepatan tinggi harus ditingkatkan. Pertimbangkan untuk menentukan ralat lebar garis keseluruhan +/- 0.0007 inci, menguruskan bahagian pendawaian dan keratan rentas bentuk pendawaian dan tentukan keadaan penyaduran dinding sisi pendawaian. Keseluruhan pengurusan geometri pendawaian dan permukaan salutan adalah penting untuk menangani kesan kulit yang berkaitan dengan frekuensi gelombang mikro dan untuk melaksanakan spesifikasi ini.

4. Terdapat induktansi ketukan pada petunjuk yang menonjol. Elakkan menggunakan komponen dengan plumbum. Untuk persekitaran frekuensi tinggi, lebih baik menggunakan komponen yang dipasang di permukaan.

5. Untuk isyarat melalui lubang, elakkan menggunakan proses PTH pada plat sensitif, kerana proses ini dapat menyebabkan induktansi plumbum pada lubang melalui.

6. Sediakan lapisan tanah yang banyak. Lubang yang dibentuk digunakan untuk menghubungkan lapisan pembumian ini untuk mengelakkan medan elektromagnetik 3d daripada mempengaruhi papan litar.

7. Untuk memilih proses penyaduran nikel bukan elektrolisis atau penyisipan emas, jangan gunakan kaedah penyaduran HASL. Permukaan elektrik ini memberikan kesan kulit yang lebih baik untuk arus frekuensi tinggi (Rajah 2). Selain itu, lapisan yang sangat dikimpal ini memerlukan lebih sedikit plumbum, membantu mengurangkan pencemaran alam sekitar.

8. Lapisan rintangan pateri dapat mengelakkan pes pateri daripada mengalir. Walau bagaimanapun, kerana ketakpastian ketebalan dan prestasi penebat yang tidak diketahui, menutup seluruh permukaan plat dengan bahan rintangan pateri akan menyebabkan perubahan besar tenaga elektromagnetik dalam reka bentuk mikrostrip. Secara amnya, dam solder digunakan sebagai lapisan ketahanan solder.

Sekiranya anda tidak biasa dengan kaedah ini, berjumpa dengan jurutera reka bentuk yang berpengalaman yang telah mengusahakan papan litar gelombang mikro untuk tentera. Anda juga boleh berbincang dengan mereka apa julat harga yang anda mampu. Sebagai contoh, lebih menjimatkan penggunaan reka bentuk microstrip coplanar yang disokong tembaga daripada reka bentuk jalur. Bincangkan perkara ini dengan mereka untuk mendapatkan idea yang lebih baik. Jurutera yang baik mungkin tidak terbiasa memikirkan kos, tetapi nasihat mereka dapat sangat membantu. Menjadi pekerjaan jangka panjang untuk melatih jurutera muda yang tidak biasa dengan kesan RF dan kurang berpengalaman dalam menangani kesan RF.

Di samping itu, penyelesaian lain dapat diadopsi, seperti memperbaiki model komputer agar dapat menangani kesan RF.

PCB saling berhubung dengan peranti luaran

Kita sekarang boleh menganggap bahawa kita telah menyelesaikan semua masalah pengurusan isyarat di papan dan pada sambungan komponen diskrit. Oleh itu, bagaimana anda menyelesaikan masalah input / output isyarat dari papan litar ke wayar yang menghubungkan peranti jauh? Trompeter Electronics, seorang inovator dalam teknologi kabel sepaksi, sedang menangani masalah ini dan telah mencapai beberapa kemajuan penting (Rajah 3). Lihat juga medan elektromagnetik yang ditunjukkan dalam Rajah 4 di bawah. Dalam kes ini, kami menguruskan penukaran dari mikrostrip ke kabel sepaksi. Dalam kabel sepaksi, lapisan tanah saling berangkai dengan cincin dan jaraknya sama rata. Dalam microbelts, lapisan pembumian berada di bawah garis aktif. Ini memperkenalkan kesan kelebihan tertentu yang perlu difahami, diramalkan, dan dipertimbangkan pada masa reka bentuk. Sudah tentu, ketidakcocokan ini juga boleh menyebabkan kerugian dan mesti dikurangkan untuk mengelakkan gangguan bunyi dan isyarat.

Pengurusan masalah impedans dalaman bukanlah masalah reka bentuk yang boleh diabaikan. Impedans bermula di permukaan papan litar, melalui sendi pateri ke sendi, dan berakhir pada kabel sepaksi. Oleh kerana impedans berbeza mengikut frekuensi, semakin tinggi frekuensi, pengurusan impedans semakin sukar. Masalah penggunaan frekuensi yang lebih tinggi untuk menghantar isyarat melalui jalur lebar nampaknya menjadi masalah reka bentuk utama.

Makalah ini merangkum

Teknologi platform PCB memerlukan peningkatan berterusan untuk memenuhi kehendak pereka IC. Pengurusan isyarat Hf dalam reka bentuk PCB dan pengurusan input / output isyarat pada papan PCB memerlukan peningkatan berterusan. Apa pun inovasi menarik yang akan datang, saya rasa lebar jalur akan semakin tinggi dan menggunakan isyarat frekuensi tinggi akan menjadi prasyarat untuk pertumbuhan itu.