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Technologie PCB
Guide de conception des PCB à grande vitesse: comment réduire l'effet RF dans la conception de l'interconnexion des PCB
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Guide de conception des PCB à grande vitesse: comment réduire l'effet RF dans la conception de l'interconnexion des PCB

Guide de conception des PCB à grande vitesse: comment réduire l'effet RF dans la conception de l'interconnexion des PCB

2021-08-18
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Author:IPCB

Celui - ci. interconnection of the circuit Plaque system includes three types of interconnection between the chip to the circuit Plaque, the interconnection within the Circuits imprimés Plaque, and the Circuits imprimés Et matériel externe. In the RF design, the electromagnetic characteristics at the interconnection point is one of the main problems faced by the engineering design. This article introduces the various techniques of the above-mentioned three types of interconnection design. Le contenu concerne la méthode d'installation de l'équipement, Isolation du câblage et mesures de réduction de l'inductance du plomb. and many more.


À l'heure actuelle, certains signes indiquent que les circuits imprimés sont conçus de plus en plus fréquemment. À mesure que les taux de données augmentent, la largeur de bande requise pour la transmission des données augmente également la limite supérieure de la fréquence du signal à 1 GHz ou plus. Bien que cette technologie de signalisation à haute fréquence dépasse de loin la portée de la technologie des ondes millimétriques (3.0ghz), elle comprend également la technologie des radiofréquences et des micro - ondes de bas de gamme.


The Conception technique des radiofréquences method must be able to deal with the stronger electromagnetic field effects that are usually generated at higher frequency bands. Ces champs électromagnétiques peuvent capter des signaux sur des lignes de signal adjacentes ou des antennes Circuits imprimés lines, causing unpleasant crosstalk (interference and total noise), and can impair system performance. La perte de retour est principalement causée par un décalage d'impédance, and the influence on the signal is the same as the influence caused by additive noise and interference.


There are two negative effects of high return loss:


1. The signal reflected back to the signal source will increase the system noise, making it more difficult for the receiver to distinguish the noise from the signal;

2. Any reflected signal will basically degrade the signal quality because the shape of the input signal has changed.


Bien que le système numérique ne traite que les signaux 1 et 0 et ait une bonne tolérance aux pannes, the harmonics generated when the high-speed pulse rises will cause the higher the frequency, the weaker the signal. 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, which leads to a decrease in system performance. A better solution is to let RF effects help rather than detract from signal integrity. It is recommended that the total return loss of the digital system at the highest frequency (usually the poor data point) is -25dB, Cela équivaut à un rapport d'onde stationnaire de 1.1.


The goal of Circuits imprimés design is smaller, Plus rapide et moins cher. RF Circuits impriméss, high-speed signals sometimes limit the miniaturization of Circuits imprimés Conception. At present, the main method to solve the crosstalk problem is to manage the ground plane, to space the wiring and to reduce the lead inductance (stud capacitance). La principale méthode de réduction de la perte de retour est l'appariement de l'impédance.. This method includes effective management of insulating materials and isolation of active signal lines and ground lines, especially between signal lines that have transitioned states and ground.


Since the interconnection point is the weakest link in the circuit chain, in the RF design, the electromagnetic properties at the interconnection point are the main problems faced by the engineering design. Each interconnection point must be investigated and the existing problems must be solved. The interconnection of the circuit board system includes three types of interconnection: the chip to the circuit board, the interconnection within the Circuits imprimés board, and the signal input/output between the Circuits imprimés and external devices.


Un, the interconnection between the chip and the Circuits imprimés board


Le Pentium IV et les puces à grande vitesse avec un grand nombre de points d'interconnexion I / o sont disponibles. En ce qui concerne la puce elle - même, ses performances sont fiables et la vitesse de traitement a atteint 1 GHz. Lors du récent atelier sur l'interconnexion à GHz (www.az.ww.com), l'une des choses les plus excitantes a été que les approches pour faire face à l'augmentation du nombre et de la fréquence des entrées / sorties étaient bien connues. Le principal problème d'interconnexion entre les puces et les Circuits imprimés est la densité d'interconnexion élevée, ce qui fait que la structure de base des matériaux Circuits imprimés devient un facteur limitant la croissance de la densité d'interconnexion. Une solution innovante a été proposée, à savoir l'utilisation d'émetteurs sans fil locaux à l'intérieur d'une puce pour transmettre des données à une carte de circuit adjacente.


Qu'il s'agisse ou non d'une solution efficace, les participants savent très bien que la technologie de conception IC est bien en avance sur la technologie de conception Circuits imprimés pour les applications à haute fréquence.

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Two,Circuits imprimés board interconnection

Les techniques et méthodes de conception des Circuits imprimés à haute fréquence sont les suivantes:


1. The corners of the transmission line should be 45° to reduce the return loss;

2. Utilisation de circuits imprimés isolés à haute performance dont la constante d'isolation est strictement contrôlée par le niveau. This method is conducive to effective management of the electromagnetic field between the insulating material and the adjacent wiring.

3. The protruding leads have tap inductance, Évitez donc d'utiliser des composants avec des fils de plomb. Dans un environnement à haute fréquence, it is best to use surface mount components.

4. For signal vias, avoid using a via processing (pth) process on sensitive boards, because this process will cause lead inductance at the vias. Par exemple:, when a via on a 20-layer board is used to connect layers 1 to 3, L'inductance du plomb affecte les couches 4 à 19.

5. To provide a rich ground plane. Use molded holes to connect these ground planes to prevent the 3D electromagnetic field from affecting the circuit board.


6. Choisir un procédé de nickelage ou de trempage de l'or sans électrolyse, do not use HASL method for electroplating. This kind of electroplated surface can provide better skin effect for high frequency current (Figure 2). En outre, this highly solderable coating requires fewer leads, Cela contribue à réduire la pollution de l'environnement.


7. The solder mask can prevent the flow of solder paste. However, En raison de l'incertitude de l'épaisseur et des propriétés d'isolation inconnues, the entire surface of the board is covered with solder mask material, which will cause a large change in the electromagnetic energy in the microstrip design. En gros, a solder dam is used as the solder mask.


8. To improve the Circuits imprimés design specifications related to high-precision etching. It is necessary to consider that the total error of the specified line width is +/- 0.0007 inches, the undercut and cross-section of the wiring shape should be managed, and the plating conditions of the wiring side wall should be specified. The overall management of wiring (wire) geometry and coating surface is very important to solve the skin effect problem related to microwave frequency and realize these specifications. If you are not familiar with these methods, you can consult an experienced design engineer who has been engaged in military microwave circuit board design. You can also discuss with them the price range you can afford. Par exemple:, copper-backed coplanar microstrip design is more economical than stripline design. You can discuss this with them to get better suggestions. Good engineers may not be accustomed to considering cost issues, but their suggestions are also quite helpful. Now try to train young engineers who are unfamiliar with RF effects and lack experience in handling RF effects. Ce sera un travail à long terme.


En outre, d'autres solutions peuvent être adoptées, telles que l'amélioration du type d'ordinateur pour lui permettre de traiter les effets RF.


Three, Circuits imprimés and external device interconnection


It can now be considered that we have solved all the signal management problems on the board and the interconnection of individual discrete components. Comment résoudre le problème d'entrée du signal?/output problem from the circuit board to the wire connecting the remote device? Trompeter Electronics, an innovator in coaxial cable technology, is working to solve this problem and has made some important progress (Figure 3). Also, Regardez le champ électromagnétique illustré à la figure 4.. Dans ce cas,, we manage the conversion from microstrip to coaxial cable. Dans le câble coaxial, the ground layer is interwoven ring-shaped and evenly spaced. Antenne Microstrip, Le plan au sol est sous la ligne active. This introduces certain edge effects, which need to be understood, Prévoir et tenir compte dans le processus de conception. Of course, this mismatch will also cause return loss, and this mismatch must be minimized to avoid noise and signal interference.


La gestion de l'impédance dans les circuits imprimés n'est pas un problème de conception négligeable. L'impédance commence à la surface de la carte de circuit, est ensuite reliée au connecteur par des soudures et se termine au câble coaxial. Comme l'impédance varie avec la fréquence, plus la fréquence est élevée, plus la gestion de l'impédance est difficile. Le problème de l'utilisation de fréquences plus élevées pour la transmission de signaux à large bande semble être un problème majeur dans la conception.


Le présent document est résumé comme suit:


Circuits imprimés platform technology needs continuous improvement to meet the requirements of integrated circuit designers. The management of high-frequency signals in Circuits imprimés Conception et gestion des entrées de signaux/output on the Circuits imprimés circuit board need continuous improvement. Quelles que soient les innovations passionnantes qui se produiront à l'avenir,, I think the bandwidth will be higher and higher, L'utilisation de la technologie des signaux à haute fréquence est une condition préalable à une croissance soutenue de la bande passante.