Взаємоз’єднання системних плат включає мікросхему в плату, з’єднану всередині Друкована плата та з’єднання між друкованою платою та зовнішніми пристроями. У радіочастотному дизайні електромагнітні характеристики в точці з’єднання є однією з основних проблем, з якими стикається інженерне проектування. У цьому документі представлені різні методики вищезгаданих трьох типів конструкцій взаємоз’єднань, включаючи методи установки пристрою, ізоляцію проводки та заходи щодо зменшення індуктивності провідника.

Є ознаки того, що друковані плати розробляються із збільшенням частоти. Оскільки швидкість передачі даних продовжує зростати, необхідна для передачі даних пропускна здатність також підвищує граничну частоту сигналу до 1 ГГц або вище. Ця високочастотна сигнальна технологія, хоча далеко за межі міліметрової хвильової технології (30 ГГц), включає радіочастотну та низькочастотну мікрохвильову технологію.

Методи інженерного проектування радіочастот повинні бути здатні обробляти ефекти сильнішого електромагнітного поля, які зазвичай генеруються на більш високих частотах. Ці електромагнітні поля можуть викликати сигнали на сусідніх сигнальних лініях або лініях друкованої плати, викликаючи небажані перехресні перешкоди (перешкоди та загальний шум) та завдаючи шкоди роботі системи. Знову втрата в основному викликана невідповідністю імпедансу, що впливає на сигнал так само, як і адитивний шум та перешкоди.

Високі зворотні втрати мають два негативні наслідки: 1. Сигнал, відбитий назад до джерела сигналу, збільшить шум системи, ускладнюючи приймачу відрізнити шум від сигналу; 2. 2. Будь -який відбитий сигнал істотно погіршить якість сигналу, оскільки форма вхідного сигналу змінюється.

Хоча цифрові системи дуже стійкі до відмов, оскільки вони мають справу лише з сигналами 1 і 0, гармоніки, що виникають при підвищенні імпульсу на високій швидкості, спричиняють слабкість сигналу на більш високих частотах. Хоча виправлення помилок уперед може усунути деякі негативні наслідки, частина пропускної здатності системи використовується для передачі надлишкових даних, що призводить до погіршення продуктивності. Кращим рішенням є наявність радіочастотних ефектів, які допомагають, а не погіршують цілісність сигналу. Рекомендується, щоб загальна втрата віддачі на найвищій частоті цифрової системи (зазвичай це погана точка даних) становила -25 дБ, що еквівалентно VSWR 1.1.

Дизайн друкованої плати має на меті бути меншим, швидшим та дешевшим. Для РЧБ PCBS високошвидкісні сигнали іноді обмежують мініатюризацію конструкцій друкованих плат. В даний час основним методом вирішення проблеми перехресних розмов є управління землею, відстань між проводками та зменшення індуктивності провідника. Основним методом зменшення втрат повернення є відповідність імпедансу. Цей метод включає ефективне управління ізоляційними матеріалами та ізоляцію активних сигнальних ліній та ліній заземлення, особливо між станом сигнальної лінії та землею.

Оскільки міжмережне з’єднання є найслабшою ланкою ланцюга ланцюга, то в радіочастотному дизайні електромагнітні властивості точки з’єднання є основною проблемою, з якою стикається інженерне проектування, кожну точку з’єднання слід дослідити та вирішити існуючі проблеми. Взаємоз’єднання друкованої плати включає в себе з’єднання мікросхеми з друкованою платою, з’єднання друкованої плати та з’єднання вхід/вихід сигналу між друкованою платою та зовнішніми пристроями.

Взаємозв’язок між чіпом та платою друкованої плати

PenTIum IV і високошвидкісні чіпи, що містять велику кількість вхідно-вихідних з’єднань, вже доступні. Що стосується самого чіпа, його продуктивність є надійною, а швидкість обробки змогла досягти 1 ГГц. Одним із найцікавіших аспектів нещодавнього симпозіуму з інтернет-з’єднання ГГц (www.az.ww.Com) є те, що підходи до боротьби з постійно зростаючим обсягом і частотою введення-виведення добре відомі. Основна проблема взаємозв’язку між чіпом і друкованою платою полягає в тому, що щільність взаємозв’язку занадто висока. Було представлено інноваційне рішення, яке використовує локальний бездротовий передавач всередині мікросхеми для передачі даних на сусідню плату.

Незалежно від того, працює це рішення чи ні, присутнім було зрозуміло, що технологія проектування IC значно випереджає технологію проектування друкованих плат для високочастотних програм.

З’єднання друкованої плати

Нижче наведено такі методи та методи створення високоякісних друкованих плат:

1. Для зменшення зворотних втрат слід використовувати кут 45 ° для кута лінії електропередачі (мал. 1);

2 значення постійної ізоляції відповідно до рівня суворо контрольованої високопродуктивної ізоляційної плати. Цей метод корисний для ефективного управління електромагнітним полем між ізоляційним матеріалом та прилеглою проводкою.

3. Специфікації конструкції друкованої плати для високоточного травлення слід покращити. Подумайте про те, щоб вказати загальну похибку ширини лінії +/- 0.0007 дюймів, керувати підрізом та перетинами форм електропроводки та вказати умови обшивки бічних стінок проводки. Загальне управління геометрією проводки (дроту) та поверхнями покриття має важливе значення для усунення шкірних ефектів, пов’язаних з частотами мікрохвильової печі, та для реалізації цих специфікацій.

4. У виступаючих проводах є індуктивність відводу. Уникайте використання компонентів з проводами. Для високочастотних середовищ найкраще використовувати компоненти, встановлені на поверхні.

5. Для сигналу через отвори уникайте використання процесу ПТГ на чутливій пластині, оскільки цей процес може спричинити індуктивність свинцю у наскрізному отворі.

6. Забезпечте рясні шари ґрунту. Формовані отвори використовуються для з’єднання цих шарів заземлення, щоб запобігти впливу електромагнітних полів 3d на плату.

7. Для вибору методу покриття нікелем без електролізу або занурення в золото, не використовуйте метод покриття HASL. Ця гальванічна поверхня забезпечує кращий шкірний ефект для високочастотних струмів (Малюнок 2). Крім того, для такого зварювального покриття потрібно менше проводів, що допомагає зменшити забруднення навколишнього середовища.

8. Шар опору припою може запобігти витіканню паяльної пасти. Однак, через невизначеність товщини та невідомі показники ізоляції, покриття всієї поверхні пластини матеріалом для опору припою призведе до значної зміни електромагнітної енергії у конструкції мікросмужок. Як правило, припійна гребля використовується як шар опору припою.

Якщо ви не знайомі з цими методами, зверніться до досвідченого інженера -конструктора, який працював над мікрохвильовими платами для військових. Ви також можете обговорити з ними, який ціновий діапазон ви можете собі дозволити. Наприклад, більш економічно використовувати копланарну мікрополоскову конструкцію з мідною опорою, ніж стрічкову. Обговоріть це з ними, щоб краще уявити. Хороші інженери можуть не звикати думати про вартість, але їх поради можуть бути дуже корисними. Навчання молодих інженерів, які не знайомі з радіочастотними ефектами та не мають досвіду боротьби з радіочастотними ефектами, буде тривалою роботою.

Крім того, можуть бути прийняті інші рішення, такі як вдосконалення комп’ютерної моделі, щоб мати можливість обробляти радіочастотні ефекти.

З’єднання друкованої плати із зовнішніми пристроями

Тепер ми можемо припустити, що ми вирішили всі проблеми управління сигналами на платі та на взаємозв’язках дискретних компонентів. Отже, як вирішити проблему з входом/виходом сигналу від друкованої плати до дроту, що з’єднує віддалений пристрій? Компанія Trompeter Electronics, новатор у технології коаксіальних кабелів, працює над цією проблемою і досягла певного важливого прогресу (малюнок 3). Також подивіться на електромагнітне поле, зображене на малюнку 4 нижче. У цьому випадку ми керуємо перетворенням з мікросмугового в коаксіальний кабель. У коаксіальних кабелях шари заземлення переплітаються кільцями і розташовуються рівномірно. У мікропоясах шар заземлення знаходиться нижче активної лінії. Це вводить певні крайові ефекти, які потрібно зрозуміти, передбачити та врахувати під час розробки. Звісно, ​​це невідповідність також може призвести до втрат і має бути мінімізовано, щоб уникнути шуму та перешкод сигналу.

Управління проблемою внутрішнього імпедансу не є проблемою проектування, яку можна ігнорувати. Імпеданс починається з поверхні друкованої плати, проходить через паяльне з’єднання до з’єднання і закінчується у коаксіального кабелю. Оскільки опір змінюється в залежності від частоти, чим вище частота, тим складніше керувати імпедансом. Проблема використання вищих частот для передачі сигналів через широкосмуговий зв’язок, здається, є основною проблемою проектування.

У цьому документі узагальнено

Технологія плат для друкованих плат потребує постійного вдосконалення, щоб задовольнити вимоги дизайнерів ІС. Управління сигналами ВЧ у конструкції друкованої плати та управління входом/виходом сигналу на платі друкованої плати потребують постійного вдосконалення. Які б захоплюючі інновації не з’являлися, я думаю, що пропускна здатність буде зростати все вище і вище, а використання високочастотних сигналів стане передумовою цього зростання.