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Blogue PCB - Conseils pour réduire l'effet RF dans la conception de l'interconnexion des PCB

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Blogue PCB - Conseils pour réduire l'effet RF dans la conception de l'interconnexion des PCB

Conseils pour réduire l'effet RF dans la conception de l'interconnexion des PCB

2022-02-16
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Author:pcb

Cet article préArt. Ente diverses techniques de conception de trois types d'interconnexions entre les puces et les cartes. Interconnexion interne carte PCB , Et PCB et équipements externes, Y compris l'installation de l'équipement, Isolation du câblage, Et des mesures pour réduire l'inductance du plomb, Attendez, Aider les concepteurs à réduire carte PCB conception de l'interconnexion. L'interconnexion des systèmes de circuits imprimés comprend: la puce à la carte, Interconnexion interne PCB board, Et PCB board Et matériel externe. Conception RF, Les caractéristiques électromagnétiques des points d'interconnexion sont l'un des principaux problèmes de conception technique. Cet article présente les différentes techniques de conception des trois interconnexions susmentionnées. Y compris la méthode d'installation de l'équipement, Isolation du câblage, Mesures visant à réduire l'inductance du plomb, etc. Il y a des signes que les circuits imprimés sont conçus de plus en plus fréquemment. Avec l'augmentation du taux de données, La largeur de bande requise pour la transmission des données pousse également la limite supérieure de la fréquence du signal à 1. GHz ou plus. Cette technologie de signalisation à haute fréquence, while well beyond mmWave technology (3.0GHz), Les technologies RF et micro - ondes de bas de gamme sont également impliquées. Les méthodes d'ingénierie des radiofréquences doivent être capables de traiter les effets de champs électromagnétiques forts qui se produisent généralement à des fréquences plus élevées. Ces champs électromagnétiques peuvent capter des signaux sur des lignes de signaux adjacentes, ou PCB board Trace, cause unwanted crosstalk (interference and total noise), Et endommage les performances du système. La perte de retour est principalement causée par l'inadéquation de l'impédance et a le même effet sur le signal que le bruit et l'interférence supplémentaires..

PCB board

La perte de rendement élevé a deux effets négatifs:

1) La réflexion du signal vers la source du signal augmentera le bruit du système, ce qui rendra plus difficile pour le récepteur de distinguer le bruit du signal;
2) Tout signal réfléchi dégrade essentiellement la qualité du signal en raison du changement de forme du signal d'entrée.


Bien que les systèmes numériques soient très tolérants aux pannes parce qu'ils ne traitent que 1 et 0, Les harmoniques générées lorsque les impulsions à grande vitesse montent produisent des signaux plus faibles à des fréquences plus élevées. Bien que la correction des erreurs vers l'avant puisse éliminer certains effets négatifs, Une partie de la largeur de bande du système est utilisée pour transmettre des données redondantes, Réduit les performances du système. Une meilleure solution est de faire en sorte que les effets RF contribuent à l'intégrité du signal plutôt qu'à sa réduction. Perte de retour totale recommandée de - 25db à la fréquence du système numérique (généralement un point de données médiocre), équivalent à 1 VSWR.1. Objectifs PCB board Plus petit., Plus rapide et moins cher. Pour RFPCB boards, Les signaux à grande vitesse sont parfois limités carte PCB Conception. Actuellement, La principale solution au problème de crosstalk est la gestion du plan de mise à la terre., Espacement des traces et réduction de l'inductance du plomb. La principale méthode de réduction de la perte de retour est l'appariement de l'impédance. Cette méthode comprend la gestion efficace des matériaux isolants et l'isolement des fils de signalisation actifs et des fils au sol., En particulier entre la ligne de signal où la transition d'état se produit et le sol. Parce que les points d'interconnexion sont des maillons faibles de la chaîne de circuits, Dans la conception RF, Les caractéristiques électromagnétiques des points d'interconnexion sont les principaux problèmes rencontrés dans la conception technique, Chaque point d'interconnexion doit être vérifié et les problèmes existants résolus.. L'interconnexion des systèmes de circuits imprimés comprend trois types d'interconnexions, Par exemple, puce à carte, Interconnexion dans les PCB, Et entrée du signal/Sortie entre PCB et périphériques externes.

1. Puces et carte PCB
Pentium IV et puces à grande vitesse avec entrées massives/Le point d'interconnexion de sortie est déjà disponible. En ce qui concerne la puce elle - même,, Ses performances sont fiables, Le taux de traitement a atteint 1 GHz. L'excitation de l'atelier sur l'interconnexion à proximité des GHz: comment faire face à l'augmentation du nombre et de la fréquence des I/O est bien connu. Le principal problème de l'interconnexion puce - PCB est que la densité d'interconnexion est trop élevée, ce qui fait que la structure de base des matériaux PCB devient le facteur limitant de la croissance de la densité d'interconnexion..

2. Interconnexion dans les PCB


Conseils et méthodes pour le concept de carte PCB haute fréquence comme suit:


2.1  L'angle de rotation de la ligne de transmission doit être de 45° pour réduire les pertes de retour.


2.2. Les circuits imprimés isolés à haute performance doivent être utilisés et leur constante d'isolation doit être strictement contrôlée en fonction du niveau. Cette méthode permet de gérer efficacement le champ électromagnétique entre l'isolant et le câblage adjacent.


2.3 amélioration nécessaire PCB board Spécification de conception pour la gravure de haute précision. Considérer l'erreur totale spécifiée comme+/- 0.0007 "poids de ligne, Gérer la Sous - cotation et la section transversale des formes de câblage, Les conditions de placage des parois latérales du câblage doivent être spécifiées. Overall management of wiring (conductor) geometry and coating surfaces is important to address skin effect issues associated with microwave frequencies and to achieve these specifications.


2.4 inductance du robinet sur les fils saillants, Évitez donc d'utiliser des composants contenant du plomb. Convient aux environnements à haute fréquence, Utiliser des assemblages de montage de surface.


2.5 pour le signal à travers le trou, avoid using the via processing (pth) process on sensitive boards because this process will cause lead inductance at the via. Par exemple:, Lorsque le trou de travers sur la plaque de 20 couches est utilisé pour relier les couches 1 à 3, L'inductance du plomb affecte les couches 4 à 19.


2.6 fournir un terrain riche. Des trous moulés sont utilisés pour relier ces plans de mise à la terre afin d'éviter les effets des champs électromagnétiques 3D sur la carte de circuit.


2.7 choisir un procédé de nickelage ou de lixiviation de l'or sans électrolyse, Ne pas utiliser la méthode hasl pour l'électrodéposition. Cette surface de placage fournit un meilleur effet cutané pour les courants à haute fréquence. En outre, Ce revêtement hautement soudable nécessite moins de fils, Contribuer à réduire la pollution de l'environnement.


2.8 membrane de soudage par résistance pour empêcher le flux de pâte. Cependant, En raison de l'incertitude de l'épaisseur et des caractéristiques d'isolation inconnues, l'utilisation d'un matériau de masque à souder pour recouvrir toute la surface de la carte de circuit entraînera de grands changements dans l'énergie électromagnétique dans la conception des microstrips.. Le barrage soudé est souvent utilisé comme couche de masque de soudure.


Si vous n'êtes pas familier avec ces méthodes, Consultez un ingénieur de conception expérimenté qui a travaillé sur une carte de circuit micro - ondes militaire. Vous pouvez également discuter avec eux de la gamme de prix que vous pouvez vous permettre. Par exemple:, Les microstrips coplanaires avec du cuivre à l'arrière sont plus économiques que les bandes, Vous pouvez en discuter avec eux pour obtenir de meilleurs conseils. Les ingénieurs ne sont peut - être pas habitués à considérer les coûts, Mais leurs conseils ont été très utiles. Tenter de former de jeunes ingénieurs qui ne connaissent pas bien les effets des radiofréquences et qui n'ont pas l'expérience nécessaire pour les gérer sera un effort à long terme.. En outre, Autres solutions disponibles, Par exemple, adapter un ordinateur pour qu'il puisse gérer les effets des radiofréquences.

3. Carte PCB de centre d'interconnexion et périphériques externes
On peut maintenant considérer que nous avons résolu tous les problèmes de gestion du signal liés à l'interconnexion sur carte et à divers composants discrets. Comment résoudre l'entrée du signal/Problèmes de sortie de la carte de circuit à la ligne électrique connectée à l'équipement distant? Dans ce cas, Nous gérons la transition entre Microstrip et coaxial. Dans le câble coaxial, Le plan du sol est entrelacé dans un anneau et uniformément séparé. Dans le Microstrip, Le plan au sol est sous la ligne active. Cela introduit certains effets marginaux à comprendre, Prévoir et tenir compte lors de la conception. Bien sûr. Cette inadéquation peut également entraîner une perte de retour, Il doit être réduit pour éviter le bruit et les interférences du signal. La gestion de l'impédance intraboard n'est pas un problème de conception négligeable. L'impédance commence à la surface de la carte de circuit et passe par les soudures jusqu'au connecteur. Fin du câble coaxial. Parce que l'impédance change avec la fréquence, Plus la fréquence est élevée, La gestion de l'impédance devient plus difficile. Le problème de l'utilisation de fréquences plus élevées pour la transmission de signaux à large bande semble être conception de carte PCB.