Sammenkoblingen av kretskortsystemet inkluderer chip-to-circuit board, samtrafikk innenfor PCB og sammenkobling mellom PCB og eksterne enheter. I RF -design er de elektromagnetiske egenskapene ved sammenkoblingspunktet et av hovedproblemene som konstruksjonsdesign står overfor. Denne artikkelen introduserer forskjellige teknikker for de tre ovennevnte typer sammenkoblingsdesign, inkludert enhetsinstallasjonsmetoder, isolering av ledninger og tiltak for å redusere blyinduktans.

Det er tegn på at kretskort blir designet med økende frekvens. Etter hvert som datahastigheten fortsetter å øke, skyver båndbredden som kreves for dataoverføring, også signalfrekvenstaket til 1 GHz eller høyere. Denne høyfrekvente signalteknologien, selv om den er langt utover millimeterbølgeteknologien (30 GHz), innebærer imidlertid RF- og low-end mikrobølgeovnteknologi.

RF -konstruksjonsmetoder må kunne håndtere de sterkere elektromagnetiske felteffektene som vanligvis genereres ved høyere frekvenser. Disse elektromagnetiske feltene kan indusere signaler på tilstøtende signallinjer eller PCB -linjer, forårsake uønsket krysstale (interferens og total støy) og skade systemets ytelse. Backloss skyldes hovedsakelig impedans -mismatch, som har samme effekt på signalet som additiv støy og interferens.

Høyt avkastningstap har to negative effekter: 1. Signalet som reflekteres tilbake til signalkilden vil øke støyen fra systemet, noe som gjør det vanskeligere for mottakeren å skille støy fra signal; 2. 2. Ethvert reflektert signal vil i hovedsak forringe kvaliteten på signalet fordi formen på inngangssignalet endres.

Selv om digitale systemer er veldig feiltolerante fordi de bare håndterer 1 og 0 -signaler, får harmonikene som genereres når pulsen stiger med høy hastighet at signalet blir svakere ved høyere frekvenser. Selv om feilkorrigering fremover kan eliminere noen av de negative effektene, brukes en del av systemets båndbredde til å overføre overflødige data, noe som resulterer i ytelsesforringelse. En bedre løsning er å ha RF -effekter som hjelper i stedet for å forringe signalintegriteten. Det anbefales at det totale avkastningstapet ved den høyeste frekvensen av et digitalt system (vanligvis et dårlig datapunkt) er -25dB, tilsvarende en VSWR på 1.1.

PCB -design har som mål å være mindre, raskere og billigere. For RF PCBS begrenser noen ganger høyhastighetssignaler miniatyriseringen av PCB-design. For øyeblikket er hovedmetoden for å løse problemet med krysspråk grunnforvaltning, mellomrom mellom ledninger og reduksjon av blyinduktans. Hovedmetoden for å redusere avkastningstapet er impedansmatching. Denne metoden inkluderer effektiv styring av isolasjonsmaterialer og isolering av aktive signallinjer og jordlinjer, spesielt mellom tilstanden til signallinjen og jord.

Fordi sammenkoblingen er det svakeste leddet i kretskjeden, i RF -design, er de elektromagnetiske egenskapene til sammenkoblingspunktet hovedproblemet som står overfor ingeniørdesign, hvert sammenkoblingspunkt bør undersøkes og de eksisterende problemene løses. Kretskortets sammenkobling inkluderer brikke-til-kretskort-sammenkobling, PCB-sammenkobling og signalinngang/-utkobling mellom PCB og eksterne enheter.

Sammenkobling mellom brikke og kretskort

PenTIum IV og høyhastighetsbrikker som inneholder et stort antall inngangs-/utgangsforbindelser er allerede tilgjengelige. Når det gjelder selve brikken, er ytelsen pålitelig, og behandlingshastigheten har klart å nå 1 GHz. En av de mest spennende aspektene ved det siste GHz Interconnect-symposiet (www.az.ww. Com) er at tilnærminger til å håndtere det stadig økende volumet og frekvensen av I/O er velkjente. Hovedproblemet med sammenkobling mellom chip og PCB er at tettheten av sammenkoblingen er for høy. En nyskapende løsning ble presentert som bruker en lokal trådløs sender inne i brikken for å overføre data til et kretskort i nærheten.

Uansett om denne løsningen fungerer eller ikke, var det klart for deltakerne at IC -designteknologi er langt foran PCB -designteknologi for hf -applikasjoner.

PCB -sammenkobling

Teknikkene og metodene for hf PCB -design er som følger:

1. En 45 ° vinkel bør brukes for overføringslinjehjørnet for å redusere returtapet (fig. 1);

2 isolasjonskonstant verdi i henhold til nivået på strengt kontrollert høytytende isolerende kretskort. Denne metoden er gunstig for effektiv håndtering av elektromagnetisk felt mellom isolerende materiale og tilstøtende ledninger.

3. PCB -designspesifikasjoner for etsing med høy presisjon bør forbedres. Vurder å spesifisere en total linjebreddefeil på +/- 0.0007 tommer, administrere under- og tverrsnitt av ledningsformer og spesifisere betingelser for ledningsveggplating. Overordnet styring av ledningsgeometri og beleggoverflater er viktig for å håndtere hudeffekter knyttet til mikrobølgefrekvenser og for å implementere disse spesifikasjonene.

4. Det er kraninduktans i utstående ledninger. Unngå å bruke komponenter med elektroder. For høyfrekvente miljøer er det best å bruke overflatemonterte komponenter.

5. For signal gjennom hull, unngå å bruke PTH -prosessen på den sensitive platen, da denne prosessen kan forårsake blyinduktans ved det gjennomgående hullet.

6. Gi rikelig med malingslag. Støpte hull brukes til å koble disse jordingslagene for å forhindre at 3d elektromagnetiske felt påvirker kretskortet.

7. For å velge ikke-elektrolyse fornikling eller nedsenking gullbeleggingsprosess, ikke bruk HASL-beleggingsmetode. Denne galvaniserte overflaten gir en bedre hudeffekt for høyfrekvente strømmer (figur 2). I tillegg krever dette svært sveisbare belegget færre ledninger, noe som bidrar til å redusere miljøforurensning.

8. Loddemotstandslag kan forhindre at loddemasse flyter. På grunn av usikkerheten i tykkelse og ukjent isolasjonsevne vil imidlertid dekning av hele plateoverflaten med loddemotstandsmateriale føre til en stor endring i elektromagnetisk energi i mikrostripdesign. Vanligvis brukes loddetinn som loddemotstandslag.

Hvis du ikke er kjent med disse metodene, kan du kontakte en erfaren konstruksjonsingeniør som har jobbet med mikrobølge kretskort for militæret. Du kan også diskutere med dem hvilken prisklasse du har råd til. For eksempel er det mer økonomisk å bruke en koparrygget koplanar mikrostripdesign enn en stripedesign. Diskuter dette med dem for å få en bedre ide. Gode ​​ingeniører er kanskje ikke vant til å tenke på kostnader, men rådene deres kan være ganske nyttige. Det vil være en langsiktig jobb å utdanne unge ingeniører som ikke er kjent med RF-effekter og mangler erfaring i å håndtere RF-effekter.

I tillegg kan andre løsninger brukes, for eksempel å forbedre datamodellen for å kunne håndtere RF -effekter.

PCB -sammenkobling med eksterne enheter

Vi kan nå anta at vi har løst alle signalstyringsproblemer på tavlen og på sammenkoblinger av diskrete komponenter. Så hvordan løser du signalinngang/utgangsproblemet fra kretskortet til ledningen som kobler den eksterne enheten? Trompeter Electronics, en innovatør innen koaksial kabelteknologi, jobber med dette problemet og har gjort noen viktige fremskritt (figur 3). Ta også en titt på det elektromagnetiske feltet vist i figur 4 nedenfor. I dette tilfellet administrerer vi konverteringen fra mikrostrip til koaksialkabel. I koaksialkabler er jordlagene sammenflettet i ringer og jevnt fordelt. I mikrobelter er jordingslaget under den aktive linjen. Dette introduserer visse kanteffekter som må forstås, forutses og vurderes på designtidspunktet. Selvfølgelig kan denne feilmatchen også føre til tilbakegang og må minimeres for å unngå støy og signalforstyrrelser.

Håndteringen av det interne impedansproblemet er ikke et designproblem som kan ignoreres. Impedansen starter på overflaten av kretskortet, passerer gjennom en loddetinn til skjøten og ender ved koaksialkabelen. Fordi impedansen varierer med frekvensen, jo høyere frekvensen er, desto vanskeligere er impedansstyringen. Problemet med å bruke høyere frekvenser for å overføre signaler over bredbånd ser ut til å være hoveddesignproblemet.

Denne oppgaven oppsummerer

PCB -plattformteknologi trenger kontinuerlig forbedring for å oppfylle kravene til IC -designere. Hf -signalbehandling i PCB -design og signalinngang/utgangshåndtering på PCB -kort trenger kontinuerlig forbedring. Uansett hvilke spennende innovasjoner som kommer, tror jeg båndbredden kommer til å bli høyere og høyere, og bruk av høyfrekvente signaler kommer til å være en forutsetning for den veksten.