Medsebojna povezava sistema tiskanih vezij vključuje vezje na vezje, ki je medsebojno povezano PCB in medsebojno povezavo med tiskanim vezjem in zunanjimi napravami. Pri RF načrtovanju so elektromagnetne značilnosti na točki medsebojnega povezovanja ena glavnih težav, s katerimi se sooča inženirsko projektiranje. Ta članek predstavlja različne tehnike zgornjih treh vrst načrtovanja medsebojnih povezav, vključno z načini namestitve naprave, izolacijo ožičenja in ukrepi za zmanjšanje induktivnosti svinca.

Obstajajo znaki, da se tiskana vezja načrtujejo vse pogosteje. Ker se hitrosti prenosa podatkov še naprej povečujejo, pasovna širina, potrebna za prenos podatkov, tudi dvigne zgornjo mejo frekvence signala na 1 GHz ali več. Ta tehnologija visokofrekvenčnega signala, čeprav daleč presega tehnologijo milimetrskih valov (30 GHz), vključuje RF in nizko kakovostno mikrovalovno tehnologijo.

Metode projektiranja RF inženiringa morajo biti sposobne obvladati močnejše učinke elektromagnetnega polja, ki običajno nastanejo pri višjih frekvencah. Ta elektromagnetna polja lahko povzročijo signale na sosednjih signalnih vodih ali vodilih PCB, kar povzroči neželene preslušavanja (motnje in celoten šum) in škodi delovanju sistema. Vzrok za povratno izgubo je predvsem neusklajenost impedance, ki ima enak učinek na signal kot dodatni hrup in motnje.

Visoka povratna izguba ima dva negativna učinka: 1. Signal, ki se odbije nazaj v vir signala, bo povečal hrup sistema, zaradi česar bo sprejemnik težje ločil hrup od signala; 2. 2. Vsak odsevni signal bo bistveno poslabšal kakovost signala, ker se spremeni oblika vhodnega signala.

Čeprav so digitalni sistemi zelo odporni na napake, ker obravnavajo samo signale 1 in 0, harmoniki, ki nastanejo pri impulzu pri visoki hitrosti, povzročijo, da je signal pri višjih frekvencah šibkejši. Čeprav lahko s popravkom napak naprej odpravimo nekatere negativne učinke, se del pasovne širine sistema uporablja za prenos odvečnih podatkov, kar povzroči poslabšanje zmogljivosti. Boljša rešitev je, da RF učinki pomagajo in ne škodijo integriteti signala. Priporoča se, da je skupna izguba povratka pri najvišji frekvenci digitalnega sistema (običajno slaba podatkovna točka) -25dB, kar ustreza VSWR 1.1.

Cilj oblikovanja tiskanih vezij je biti manjši, hitrejši in cenejši. Za RF PCBS signali visoke hitrosti včasih omejujejo miniaturizacijo modelov PCB. Trenutno je glavna metoda za reševanje problema navzkrižnega pogovora upravljanje tal, razmik med ožičenjem in zmanjšanje induktivnosti svinca. Glavni način za zmanjšanje izgube pri vračanju je ujemanje impedance. Ta metoda vključuje učinkovito upravljanje izolacijskih materialov in izolacijo aktivnih signalnih vodov in ozemljitvenih vodov, zlasti med stanjem signalne linije in maso.

Ker je medsebojna povezava najšibkejši člen v verigi vezja, so pri RF načrtovanju elektromagnetne lastnosti točke medsebojne povezave glavni problem, s katerim se sooča inženirska zasnova, je treba vsako točko medsebojne povezave raziskati in rešiti obstoječe težave. Medsebojna povezava vezja vključuje medsebojno povezavo vezja z vezjem, medsebojno povezavo PCB in vhodno/izhodno povezavo signala med tiskanim vezjem in zunanjimi napravami.

Povezava med čipom in PCB ploščo

PenTIum IV in čipi za visoke hitrosti, ki vsebujejo veliko število vhodno/izhodnih medsebojnih povezav, so že na voljo. Kar zadeva sam čip, je njegovo delovanje zanesljivo, hitrost obdelave pa je lahko dosegla 1 GHz. Eden najbolj vznemirljivih vidikov nedavnega simpozija GHz Interconnect (www.az.ww. Com) je, da so pristopi k obravnavi vedno večjega obsega in frekvence V/I dobro znani. Glavni problem medsebojne povezave med čipom in tiskanim vezjem je, da je gostota medsebojne povezave previsoka. Predstavljena je bila inovativna rešitev, ki uporablja lokalni brezžični oddajnik znotraj čipa za prenos podatkov na bližnje vezje.

Ne glede na to, ali ta rešitev deluje ali ne, je bilo udeležencem jasno, da je tehnologija oblikovanja IC daleč pred tehnologijo oblikovanja PCB za visokofrekvenčne aplikacije.

PCB medsebojna povezava

Tehnike in metode za oblikovanje hf PCB so naslednje:

1. Za zmanjšanje povratnih izgub je treba uporabiti kot 45 ° za kot daljnovoda (slika 1);

2 konstantna vrednost izolacije glede na raven strogo nadzorovanega visokozmogljivega izolacijskega vezja. Ta metoda je koristna za učinkovito upravljanje elektromagnetnega polja med izolacijskim materialom in sosednjimi napeljavami.

3. Treba je izboljšati specifikacije oblikovanja tiskanih vezij za visoko natančno jedkanje. Razmislite o določitvi skupne napake širine črte +/- 0.0007 palcev, obvladovanju podrezov in prerezov oblik ožičenja ter določitvi pogojev obloge stranske stene ožičenja. Splošno upravljanje geometrije ožičenja (žice) in površin prevleke je pomembno za obravnavo kožnih učinkov, povezanih z mikrovalovnimi frekvencami, in za izvajanje teh specifikacij.

4. V štrlečih vodih je induktivnost pipe. Izogibajte se uporabi komponent s kabli. Za visokofrekvenčna okolja je najbolje uporabiti površinsko nameščene komponente.

5. Za signal skozi luknje se izogibajte uporabi postopka PTH na občutljivi plošči, saj lahko ta postopek povzroči induktivnost svinca v skoznji luknji.

6. Zagotovite obilne talne plasti. Za povezovanje teh ozemljitvenih plasti se uporabljajo oblikovane luknje, ki preprečujejo vpliv 3d elektromagnetnih polj na vezje.

7. Za postopek neelektrolize ponikljanja ali potopnega pozlačevanja ne uporabljajte metode HASL prevleke. Ta galvanizirana površina zagotavlja boljši učinek kože pri visokofrekvenčnih tokovih (slika 2). Poleg tega ta visoko varljiv premaz zahteva manj žic, kar pomaga zmanjšati onesnaževanje okolja.

8. Plast odpornosti na spajkanje lahko prepreči iztekanje spajkalne paste. Zaradi negotovosti glede debeline in neznanih lastnosti izolacije pa bo pokrivanje celotne površine plošče z materialom za odpornost na spajkanje povzročilo veliko spremembo elektromagnetne energije pri oblikovanju mikrotrakov. Na splošno se spajkalni jez uporablja kot plast odpornosti na spajkanje.

Če teh metod ne poznate, se posvetujte z izkušenim inženirjem, ki je delal na mikrovalovnih vezjih za vojsko. Z njimi se lahko pogovorite tudi, kakšen cenovni razred si lahko privoščite. Na primer, bolj ekonomično je uporabiti koplanarno mikrotrakasto oblikovanje z bakreno podlago kot oblikovanje trakov. O tem se pogovorite z njimi, da bi dobili boljšo predstavo. Dobri inženirji morda niso navajeni razmišljati o stroških, vendar so njihovi nasveti lahko zelo koristni. Dolgoročno delo bo usposabljanje mladih inženirjev, ki ne poznajo učinkov RF in nimajo izkušenj pri obravnavi učinkov RF.

Poleg tega se lahko sprejmejo tudi druge rešitve, na primer izboljšanje računalniškega modela, da lahko obvlada učinke RF.

PCB medsebojno povežite z zunanjimi napravami

Zdaj lahko domnevamo, da smo rešili vse težave z upravljanjem signalov na plošči in medsebojnih povezavah diskretnih komponent. Kako torej rešiti problem vhoda/izhoda signala od vezja do žice, ki povezuje oddaljeno napravo? Trompeter Electronics, inovator v tehnologiji koaksialnih kablov, se ukvarja s tem problemom in je dosegel pomemben napredek (slika 3). Oglejte si tudi elektromagnetno polje, prikazano na sliki 4 spodaj. V tem primeru upravljamo s pretvorbo iz mikrotrakastega v koaksialni kabel. V koaksialnih kablih so ozemljitvene plasti prepletene v obročih in enakomerno razporejene. V mikro pasovih je ozemljitvena plast pod aktivno črto. To uvaja nekatere robne učinke, ki jih je treba razumeti, predvideti in upoštevati v času načrtovanja. Seveda lahko to neskladje povzroči tudi izgubo in ga je treba zmanjšati, da se izognemo motnjam in motnjam signala.

Obvladovanje problema notranje impedance ni projektni problem, ki ga je mogoče prezreti. Impedanca se začne na površini vezja, prehaja skozi spajkalni spoj do spoja in se konča pri koaksialnem kablu. Ker se impedanca spreminja s frekvenco, višja kot je frekvenca, težje je upravljanje impedance. Zdi se, da je problem uporabe višjih frekvenc za prenos signalov po širokopasovnih povezavah glavni problem oblikovanja.

Ta članek povzema

Tehnologijo PCB platforme je treba nenehno izboljševati, da ustreza zahtevam oblikovalcev IC. Upravljanje signala Hf pri načrtovanju tiskanih vezij in upravljanje vhoda/izhoda signala na plošči PCB zahtevata nenehno izboljševanje. Ne glede na to, kakšne razburljive inovacije prihajajo, mislim, da bo pasovna širina vedno višja, uporaba visokofrekvenčnih signalov pa bo predpogoj za to rast.