Diseño electrónico - ¿Cómo reducir el efecto RF en el diseño de PCB?

Con el aumento de la frecuencia, la resistencia pura del conductor metálico aumentará con el aumento de la impedancia. Esto se debe a que el campo magnético hace que la corriente eléctrica se mueva más y más hacia la superficie metálica. Por otra parte, si se aplica corriente directa al conductor, la densidad de corriente en la sección transversal del conductor es diferente y uniforme. Cuando la frecuencia es alta, la profundidad de transmisión de corriente en la superficie del conductor es muy baja (el conductor Interior está en la superficie exterior, el conductor exterior está en la superficie interior). Este fenómeno se llama efecto cutáneo.

Interconexión de sistemas de placas de circuitos, incluida la interconexión de chips a placas de circuitos, Interconexión de redes Placa de circuito impreso Y Placa de circuito impreso Y equipo externo. En el diseño de radiofrecuencia, Las características electromagnéticas de los puntos de interconexión son uno de los principales problemas en el diseño de ingeniería.. En este trabajo se introducen varias técnicas de diseño de tres tipos de interconexiones., Incluyendo el método de instalación del equipo, Aislamiento del cableado y medidas para reducir la Inductancia del plomo.

La frecuencia del diseño de Placa de circuito impreso es cada vez mayor. Con el aumento de la tasa de datos, el ancho de banda necesario para la transmisión de datos también hace que el límite superior de frecuencia de la señal alcance 1 GHz o más. Aunque esta tecnología de señales de alta frecuencia va mucho más allá de la tecnología de ondas milimétricas (3.0 GHz), también implica la tecnología de radiofrecuencia y microondas de gama baja.

El método de diseño de ingeniería de radiofrecuencia debe ser capaz de manejar el fuerte efecto de campo magnético eléctrico que normalmente se produce en la Sección de alta frecuencia. Estos campos electromagnéticos inducen señales en líneas de señal adyacentes o Placa de circuito impreso, provocando conversaciones cruzadas molestas (interferencia y ruido total) y dañando el rendimiento del sistema. La pérdida de eco es causada principalmente por el desajuste de impedancia, que tiene el mismo efecto que el ruido aditivo y la interferencia.

La Alta pérdida de eco tiene dos efectos negativos: 1. La señal reflejada en la fuente de señal aumentará el ruido del sistema, lo que hace más difícil para el receptor distinguir el ruido de la señal; 2. Debido a los cambios en la forma de la señal de entrada, cualquier señal reflejada puede reducir sustancialmente la calidad de la señal.

Aunque el sistema digital sólo procesa las señales 1 y 0, y tiene una buena tolerancia a fallos, los armónicos generados por el aumento del pulso de alta velocidad causarán una mayor frecuencia y una señal más débil. Aunque la tecnología de corrección de errores hacia adelante puede eliminar algunos efectos negativos, parte del ancho de banda del sistema se utiliza para transmitir datos redundantes, lo que conduce a la degradación del rendimiento del sistema. Una mejor solución es permitir que el efecto RF ayude en lugar de destruir la integridad de la señal. Se sugiere que la pérdida total de eco de la frecuencia más alta (generalmente el punto de datos más pobre) del sistema digital sea de - 25 DB, equivalente a 1.1 vswr.

El objetivo del diseño de Placa de circuito impreso es menor, más rápido y menor costo. Para rfpcb, las señales de alta velocidad a veces limitan la miniaturización del diseño de Placa de circuito impreso. En la actualidad, los principales métodos para resolver el problema de la conversación cruzada son la gestión del nivel del suelo, el espaciamiento del cableado y la reducción de la Inductancia del plomo. El método principal para reducir la pérdida de eco es la correspondencia de impedancia. El método incluye la gestión eficaz del material aislante y el aislamiento de la línea de señal activa y la línea de tierra, especialmente entre la línea de señal de salto de Estado y la línea de tierra.

Dado que los puntos de interconexión son el eslabón más débil de la cadena de circuitos, las características electromagnéticas de los puntos de interconexión son los principales problemas a los que se enfrenta el diseño de ingeniería en el diseño de radiofrecuencia. Es necesario investigar cada punto de interconexión y resolver los problemas existentes. La interconexión de los sistemas de Placa de circuito impreso incluye la interconexión de chips y Placa de circuito impreso, la interconexión interna de Placa de circuito impreso y la entrada / salida de señales entre Placa de circuito impreso y dispositivos externos.

Interconexión de chips y Placa de circuito impreso

Independientemente de si el esquema es eficaz o no, la tecnología de diseño IC está muy por delante de la tecnología de diseño de Placa de circuito impreso en aplicaciones de alta frecuencia.

Interconexión en Placa de circuito impreso

Las técnicas y métodos de diseño de Placa de circuito impreso de alta frecuencia son los siguientes:

1. Se utilizará un ángulo de 45° en la esquina de la línea de transmisión para reducir la pérdida inversa.

2. Se adopta una placa de circuito aislante de alto rendimiento, y el valor de ajuste del aislamiento se controla estrictamente de acuerdo con el grado. Este método es útil para la gestión eficaz del campo electromagnético entre el material aislante y el cableado adyacente.

3. Perfeccionar el Código de diseño de Placa de circuito impreso y realizar grabado de alta precisión. Considere la posibilidad de especificar un error de ancho de bus de + / 00007 pulgadas, administrar la forma de la mordedura y la sección transversal del cableado, y especificar las condiciones de galvanoplastia de la pared lateral del cableado. La gestión general de la geometría del cableado y la superficie de recubrimiento es importante para resolver los problemas de los efectos cutáneos relacionados con la frecuencia de microondas y realizar estas especificaciones.

4. Los cables salientes tienen inductores de TAP, por lo que debe evitarse el uso de componentes con cables. En el entorno de alta frecuencia, se prefiere el montaje de superficie.

5. Para la señal a través del agujero, evite el uso del proceso de perforación (PTH) en la placa sensible, ya que este proceso causará Inductancia de plomo a través del agujero. Por ejemplo, cuando se utilizan agujeros a través de la placa de 20 capas para conectar las capas 1 a 3, la Inductancia de plomo afecta a las capas 4 a 19.

6. Proporcionar una superficie plana adecuada. Estas capas de tierra deben estar conectadas a través de agujeros moldeados para evitar el efecto del campo electromagnético 3D en el tablero.

7. Se seleccionará el proceso de galvanoplastia no electrolítica de níquel o oro, y no se utilizará el método hasl para la galvanoplastia. La superficie galvanizada puede proporcionar un mejor efecto cutáneo para la corriente de alta frecuencia. Además, este recubrimiento altamente soldable requiere menos plomo, lo que ayuda a reducir la contaminación ambiental.

8. La capa de soldadura puede prevenir el flujo de pasta de soldadura. Sin embargo, debido a la incertidumbre del espesor y el rendimiento del aislamiento, toda la superficie de la placa está cubierta por materiales de soldadura, lo que dará lugar a un gran cambio en la energía electromagnética en el diseño de MICROSTRIP. La capa de soldadura se utiliza comúnmente como capa de resistencia a la soldadura.

Si no está familiarizado con estos métodos, puede consultar a un ingeniero de diseño experimentado en el diseño de circuitos de microondas militares. También puede discutir con ellos la gama de precios que puede permitirse. Por ejemplo, el uso de un diseño coplanar coplanar MICROSTRIP es más económico que el diseño de la línea de banda. Puedes discutirlo con ellos y conseguir mejores consejos. Los buenos ingenieros pueden no estar acostumbrados a considerar los costos, pero sus sugerencias también pueden ser útiles. Ahora, debemos hacer to do lo posible para entrenar a los jóvenes ingenieros que no están familiarizados con el efecto de radiofrecuencia y carecen de experiencia en el procesamiento del efecto de radiofrecuencia, que será un trabajo a largo plazo.

Además, pueden adoptarse otras soluciones, como la mejora del tipo de ordenador para que tenga capacidad de procesamiento de efectos de radiofrecuencia.

Interconexión de Placa de circuito impreso con dispositivos externos

Ahora podemos pensar que hemos resuelto todos los problemas de gestión de señales en el tablero de circuitos y la interconexión de varios componentes discretos. En MICROSTRIP, el plano del suelo se encuentra debajo de la línea activa. Esto introduce algunos efectos de borde que necesitan ser entendidos, predichos y considerados en el diseño. Por supuesto, este desajuste también causa pérdidas inversas. Este desajuste debe minimizarse para evitar el ruido y la interferencia de la señal.

La gestión del problema de impedancia en la placa de circuito es un problema de diseño que no puede ser ignorado. La impedancia comienza en la superficie de la placa de Circuito, luego se conecta al conector a través de una Junta de soldadura y termina en el cable coaxial. Debido a que la impedancia varía con la frecuencia, cuanto mayor es la frecuencia, más difícil es administrar la impedancia. El uso de frecuencias más altas para transmitir señales en banda ancha parece ser un problem a importante en el diseño.