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電子設計
PCB配線設計プロセスにおけるRF効果の低減
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PCB配線設計プロセスにおけるRF効果の低減

PCB配線設計プロセスにおけるRF効果の低減

2021-11-11
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Author:Jack

の相互接続 PCBボードシステム チップ間の相互接続の3つのタイプを含みます PCBボード, 内部の相互接続 PCBボード, と PCB と外部デバイス. RFデザイン, 相互接続点における電磁特性は、2006年に直面した主要な問題の一つである PCB工学. 上記3種類の相互接続設計の様々な手法について紹介した。. 内容は、デバイスのインストール方法, 配線のアイソレーションと鉛インダクタンスの低減. 措置等.
現在, 印刷デザインの頻度が高くなっているという兆候がある. データレートが増加し続けて, データ伝送に必要とされる帯域幅は、信号周波数の上限を1 GHzまたはそれよりもさらに高くする. Although this high-frequency signal technology is far beyond the range of millimeter wave technology (30GHz), それは、RFとローエンドマイクロ波技術も含みます.
The RF エンジニアリング design method must be able to deal with the stronger electromagnetic field effects that are usually generated at higher frequency bands. これらの電磁場は、隣接する信号線又は/又は信号線に信号を誘導することができる PCBライン, causing unpleasant crosstalk (interference and total noise), システム性能を損なう. リターン損失は主にインピーダンス不整合に起因する, そして、信号への影響は、加法雑音と干渉に起因する影響と同じです.
高いリターン損失は、2つの否定的な影響を及ぼします:1. 信号源に反射された信号はシステムノイズを増加させる, レシーバが信号からノイズを区別することをより難しくすること;2. どんな反射された信号も、基本的に、形が変わった入力信号のために信号品質を低下させるでしょう.
デジタルシステムは1と0の信号しか処理せず、非常に良い耐故障性を持つ, 高速パルスが上がると発生する高調波は周波数が高くなる, 信号が弱くなる. 前方誤り訂正技術はいくつかの負の効果を除去できる, システム帯域幅の一部は、冗長データを送信するために使用される, システム性能の低下につながる. より良い解決法は、RFの効果が信号の完全性を損なうのではなく助けることである. It is recommended that the total return loss of the digital system at the highest frequency (usually the poor data point) is -25dB, これは1のVSWRに相当する.1.
の目標 PCB設計 is smaller, より高速かつ低コスト. RF用 PCBs, 高速信号は、時には PCB デザイン. 現在, クロストーク問題を解決する主な方法は、グラウンドプレーンを管理することである, to space the wiring and to reduce the lead inductance (stud capacitance). リターン損失を低減する主な方法はインピーダンス整合である. This method includes effective management of insulating materials and isolation of active signal ライン and ground lines, 特に遷移状態とグランドを持つ信号線の間で.


PCB設計

相互接続点が回路チェーンの最も弱いリンクであるので, RFデザインで, 相互接続点における電磁特性はエンジニアリングデザインに直面する主な問題である. 各々の相互接続点は調査されなければなりません、そして、既存の問題は解決されなければなりません. 回路基板システムの相互接続は、3つのタイプの相互接続を含む, 内部の相互接続 PCBボード, と信号入力/間の出力 PCB と外部デバイス.
チップとチップとの間の相互接続 PCBボード
Pentium IVと多数の入力を含む高速チップ/出力配線ポイントはすでに利用可能です. チップ自体に関する限り, 性能は高い, そして、処理速度は1 GHzに達することができました. 最近のGHz相互接続シンポジウムで, 最もエキサイティングなことは、私の増加する数と周波数を扱うための方法です/広く知られている. チップとチップとの間の相互接続の主な問題 PCB 相互接続密度が高すぎるということである, これは、 PCB 相互接続密度の成長を制限する要因となる材料. 会議で革新的な解決策が提案された, それで, 隣接する回路基板にデータを送信するためにチップ内のローカル無線送信機の使用.
このスキームが有効かどうかにかかわらず, 参加者は非常に明確です, IC設計技術は PCB 設計技術.

高周波PCB設計

PCB相互接続
The skills and methods for 高周波PCB設計 are as follows:
1. The corner of the transmission line should be 45° to reduce the return loss;
2. 絶縁定数の値を厳密に制御する高性能絶縁回路基板を使用する. この方法は、絶縁材料と隣接配線との間の電磁場の効果的な管理に資する.
3. 改善する PCB 高精度エッチングに関連する設計仕様. 指定された線幅の合計誤差は+/- 0.0007インチ, 配線形状のアンダーカット及び断面を管理する必要がある, そして、配線側壁のめっき条件を指定すべきである. 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.
4. 突き出ているリードは、タップインダクタンスを有する, ので、リード線でコンポーネントを使用しないでください. 高周波環境, 表面実装部品を使用するのがベストです.
5. シグナルバイア, avoid using a via processing (pth) process on sensitive boards, このプロセスがビアでリードインダクタンスを引き起こすので. 例えば, 20層のボード上のビアが層1〜3を接続するために使用されるとき, リードインダクタンスは、層4〜19に影響を及ぼす可能性がある.
6. 地を豊かにする. 3 D電磁場が回路基板に影響を及ぼすのを防ぐために、これらの接地面を接続するために、成形された穴を使ってください.
7. 無電解ニッケルめっきまたは浸漬金めっきプロセスの選択, 電気めっきのためにHASL法を使用しない. この種の電気メッキされた表面は、高周波電流のためにより良い表皮効果を提供することができる. 加えて, この非常にはんだ付け可能なコーティングは、より少ないリードを必要とする, 環境汚染を減らす.
8. 半田マスクははんだペーストの流れを防ぐことができる. しかし, 厚さの不確実性と絶縁性能の未知のため, 基板の全面は、はんだマスク材料で覆われている, これはマイクロストリップ設計における電磁エネルギーの大きな変化を引き起こす. 一般に, はんだマスクとしてはんだダムを用いる.
あなたがこれらの方法に慣れていないならば, あなたは軍事マイクロ波回路基板設計に従事している経験豊富なデザインエンジニアに相談することができます. また、彼らはあなたが余裕がある価格範囲で議論することができます. 例えば, 銅支持コプレーナマイクロストリップ設計はストリップライン設計より経済的である. あなたはそれらをより良い提案を得るためにこれを議論することができます. 良いエンジニアは、コスト問題を考慮することに慣れないかもしれません, しかし、彼らの提案も非常に有用です. 今ではRF効果に慣れていない若いエンジニアを養成し、RFエフェクトを扱うの経験不足. これは長期的な仕事だ.
加えて, 他の解決策も採用することができる, RF効果を扱うのを可能にするようなコンピュータタイプを改良するような.
PCB 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. それで、信号入力の問題を解決する方法/回路基板から遠隔装置に接続されたワイヤへの出力? トロンペーターエレクトロニクス, 同軸ケーブル技術の革新者, この問題を解決し、いくつかの重要な進歩をしている.
加えて, で与えられる電磁界を見てください PCB. この場合は, マイクロストリップから同軸ケーブルへの変換を管理する. 同軸ケーブル内, グランド層は、リング状に、そして、均一に間隔をあけて織られている. マイクロストリップで, 接地面はアクティブラインの下にある. これは、特定のエッジ効果を導入, 理解する必要がある, 設計中に予測及び考察. もちろん, このミスマッチはリターンロスも引き起こす, そして、この不一致は、雑音および信号干渉を避けるために最小化されなければならない.
回路基板内のインピーダンス問題の管理は無視できる設計問題ではない. 回路基板の表面からインピーダンスが始まる, それから、コネクタにハンダ接合部を通過する, そして最終的に同軸ケーブルで終わる. インピーダンスは周波数によって変化するので, 周波数が高い, より困難なインピーダンス管理は. ブロードバンドで信号を伝送するためにより高い周波数を使用する問題は、デザインに直面している主な問題である.
本稿要旨
PCBプラットフォーム技術 needs continuous improvement to meet the requirements of integrated circuit designers. 年代における高周波信号の管理 PCB 信号入力の設計プロセスと管理/出力 PCB回路基板 need continuous improvement. どんな刺激的な革新が将来起こるかに関係なく, 私は、帯域幅がより高くてより高いと思います, そして、この連続的な帯域幅の増加を実現するためには、高周波信号技術の使用が必須である.