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PCBブログ
PCB相互接続設計におけるRF効果を低減するための助言
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PCB相互接続設計におけるRF効果を低減するための助言

PCB相互接続設計におけるRF効果を低減するための助言

2022-02-16
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Author:pcb

本論文では、チップとボードとの間の3種類の相互接続の設計のための様々な技術を紹介する, 内部の相互接続 PCBボード, とPCBと外部デバイス, デバイスマウントを含むこと, 配線分離, 鉛インダクタンス低減対策, etc., デザイナーがRF効果を減らすのを助けるために PCBボード 相互接続設計. 回路基板システムの相互接続は以下を含む, 相互接続 PCBボード, との間の相互接続の3種類 PCBボード 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工学設計に直面する主な問題の一つである. この3種類の相互接続設計のための様々な技術を紹介した, デバイス実装方法を含むこと, 配線分離, 鉛インダクタンス等低減対策. 現在、プリント回路基板の設計の周波数が高くなっている. データレートが増加し続けて, データ転送に必要な帯域幅は、信号周波数の上限を1 GHz以上にする. この高周波信号技術, while well beyond mmWave technology (30GHz), RF及びローエンドマイクロ波技術も含む. RFエンジニアリング方法は、より高い周波数周波数で典型的に発生するより強い電磁場効果を処理することができなければならない. 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ボード 跡, cause unwanted crosstalk (interference and total noise), システムパフォーマンスを損なう. リターン損失は、主にインピーダンス不整合によって引き起こされ、加算雑音と干渉として信号に対して同じ効果を有することができる.

PCBボード

High return losses have two negative effects:
1) The reflection of the signal 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 basically degrades the signal quality because the shape of the input signal changes.
デジタルシステムは非常に耐故障性があるが、1 sとs, 高速パルスが上がると発生する高調波は、より高い周波数でより弱い信号を引き起こすことがある. 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, システム性能を低下させる. 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. The recommended total return loss at digital system frequencies (usually poor data points) is -25dB, これは、1のVSWRに等しい.1. の目標 PCBボード デザインは小さくなる, より速くてより安い. RF用PCBボードs, 高速信号は、時には PCBボード デザイン. 現在, クロストークの問題の主な解決策はグランドプレーン管理である, トレースインダクタンスとリードインダクタンスの低減. 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. この方法は、絶縁材料の効果的な管理及び能動信号線及び接地線の分離を含む, 特に状態遷移が起こる信号線と接地の間で. 相互接続点が回路連鎖の弱いリンクであるので, RFデザイン, 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, そして、各相互接続点を検討し、既存の問題を解決すべきである. 回路基板システムの相互接続は、3種類の相互接続を含む, チップツーサーキットボードのような, PCB内配線, とシグナル入力/PCBと外部デバイス間の出力.

1. チップとチップとの間の相互接続 PCBボード
Pentium IVと多入力高速チップ/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. 近GHz相互接続シンポジウムにおける興奮:Iの増加する数と周波数に対処する方法/OSはよく知られている. チップ対PCB相互接続の主な問題点は、配線密度が高すぎて、PCB材料の基本構造が相互接続密度成長の制限要因であることである.

2. Interconnection in the PCB
The skills and methods for high-frequency PCBボード デザイン are as follows:
2.1 The corner of the transmission line should be 45° to reduce the return loss;
2.2レベルに応じて絶縁定数を厳密に制御する高性能絶縁回路基板を採用する. このアプローチは、絶縁材料と隣接配線との間の電磁場の効率的な管理を容易にする.
2.3改善する必要がある PCBボード 高精度エッチングのための設計仕様. のエラーを指定する+/- 0.0007インチ幅, 配線形状のアンダーカットと断面の管理, 配線側壁めっき条件の指定. 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突き出ているリード線にタップインダクタンスがある, リードするコンポーネントを使用するのを避ける. 高周波環境, 表面実装部品.
2.5信号ビア用, avoid using the via processing (pth) process on sensitive boards because this process will cause lead inductance at the via. 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.
2.6豊かな地面を提供する. 成形ビアは、ボード上の3 D電磁場の影響を防ぐために、これらの接地面を接続するために使用される.
2.7無電解ニッケルめっきまたは浸漬金めっきプロセスを選択する, 電気めっきのためにHASL法を使用しない. この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. 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, 環境汚染低減の支援.
2.8はんだマスクははんだペーストの流れを防ぐ. しかし, はんだマスク材料によって基板表面全体を覆うことは、厚さの不確実性及び未知の絶縁特性に起因する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もたらす. はんだマスク層として一般に使用される.
あなたがこれらの方法に慣れていないならば, 軍事マイクロ波回路基板で働いた経験豊かなデザインエンジニアに意見を聞いてください. 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, 背面に銅を有する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も経済的である, そして、あなたはより良いアドバイスのために彼らとこれを議論することができます. エンジニアはコストを考えることに慣れていないかもしれない, しかし、彼らのアドバイスは非常に役立つことができます. 今ではRF効果に慣れていない若い技術者を訓練しようとすると、RF効果に対処するために未熟な長期的な努力になります. 加えて, その他の解決策, RF効果を取り扱う能力でコンピュータを改造することのような.

3. 相互接続 PCBボード and external devices
It can now be considered that we have solved all the signal management issues on the board and on the interconnection of the various discrete components. それで、どのように、あなたは信号入力を解決しますか/回路基板から遠隔装置に接続するワイヤへの出力問題? この場合は, マイクロストリップと同軸の間の遷移を管理する. 同軸ケーブルで, 地面の平面は、輪に織り込まれ、等間隔になっている. 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、理解される必要がある特定のエッジ効果を紹介します, 設計時に予測および考慮される. もちろん, このミスマッチもリターンロスをもたらす, 雑音と信号干渉を避けるために. ボード内のインピーダンス問題の管理は無視できます. インピーダンスは、基板の表面で始まり、はんだ接合部を通ってコネクタ50に移動する, 同軸ケーブルで終端する. 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, インピーダンス管理が難しくなる. ブロードバンドを介して信号を伝送するためにより高い周波数を使用するという問題は PCBボード design.