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PCB技術

PCB技術 - どのようにPCBの穴を貫通するには?

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PCB技術 - どのようにPCBの穴を貫通するには?

どのようにPCBの穴を貫通するには?

2021-09-16
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Author:Frank

私は人々がなぜ銅跡(またはPCBのどこか)に沿って可能な限り多くのビア(50)を配置したいという説明を見つけることができません、これらのビアは高周波数RF(100 MHz~GHz)信号を送信します。


私の場合、2つのグランドプレーン(ダンピング)が私の回路基板の両側にあります。私の直感は、とにかく、ビアを通して、2つのグランドプレーンの間に相互接地を作ります。そのため、PCBの端に沿って一番上の接地面から一番下のグランドプレーンまで信号が流れないようになります。


これは、PCBの周囲がRFリーク電流のループのようであるからである。誘導電流ループを最小化するために、2つの平面が直接接触できるように「ショートカット」を設ける必要があるか。かしら?


それはインピーダンスに関係している。高周波信号の場合、GND銅の1個の部分からGND銅の他の部分に長い距離を歩かなければならない場合、それは高いインピーダンスを経験するので、電圧を発生させることができる。言い換えれば、高周波では、短経路がない限り、GNDは真のGNDではない。したがって、時々、あなたは一緒に異なるGND銅線を縫い合わせるために、VIAを加える必要があります。


ファーストクラスの答えは私にはあまりにも多いと思います。私は仕事と家族があります。基本的な考えは、帰還電流が長い経路に従うか、何かを迂回しなければならない場合、インダクタンスがあり、パスのDC抵抗が低い場合であっても、経路のインピーダンスは高周波数で高くなるということである。


あなたは実際に2つの非常に異なるものについて話しています。それらのうちの1つは縫い目を通してあります。そして、それはビアの格子状のパターンです。つの地上飛行機が接続されていることがわかります。

PCB

もう一方は、アンテナ等で終端できる終端を除いて、全ての側のRFトレースを完全に囲むビアであるフェンスを通る。


今、どんなPCBでも、それがDCか5 GHzの信号を運んでいるかどうかにかかわらず、グランドプレーンは特定の従来のパターンと一緒に接続されることができます(合理的な範囲の範囲内で、あなたはあなた自身の好みに従ってこれをすることができます)。それは、気づかれないかもしれないどんな銅島も実際に接地されます(我々の最高の場所で起こります)、すべてが最短の可能な接地経路を持って、地面が一般に地面として保たれることを確実とします。


現在、グランドは高周波数で特に有用な概念ではない。DCでさえ、接地面を流れる接地リターン電流があり、銅は少し抵抗がある。地面はちょうどファンタジーです、あらゆる点で同じ可能性を持つ魔法の銅板はありません。接地は単に我々が同じ程度のポテンシャルを維持しようとしていることを意味します、そして、我々の回路の残りのために0 Vの基準電圧としてこの可能性を選んでください。


しかし、電流が流れ始める限り、それは銅を流れる電流に電圧を発生させます。そして、それは電流を広げるか、我々の地面を「バウンス」することができます。そして、あなたが見ているPCBのどの部分に従いますか?何も本当に同じ可能性があります。地面さえ。裁縫は「ベストプラクティス」であると考えられ、地面が地面の1つの部分と地面の別の部分との間の電圧および電位に関してより強固に結合されることを保証するために、低コストの方法で行う。


彼らが言ったように、あなたはあまりにも多くのグランドピンを持っていることはありません。それは、地面のビアにも適用されます。


ビアのもう一つの重要な使用は、熱パフォーマンスです。ビアは、非常に良い熱伝導体として、間違いなくFR 4よりずっと良いです。ビアが熱性能のために使われるときはいつでも、あなたは通常、彼らのパッケージングが可能な限り合理的であるとわかります。より控えめな要求であっても、より少ない熱接続を有するより緊密なPCBを有することは、ほとんど常に好ましい。PCB上の温度がより類似しているならば、温度(回路基板のほとんどすべて)で漂うすべては一緒に漂流します。


今、RFボードでは、状況は異なります。言い換えれば、リターン電流は、もはやあなたのグランドプレーンのトラブルを残しません。低周波数では、我々のグランドループ電流はビットを広げて、最も低い可能性に達するために最短の幾何学的な経路をとります(電源、グランドのように、我々の地面面を接地するもの)。


均一で適度な周波数では、接地戻り電流はインピーダンスの無効成分によって制御される。複素インピーダンスのリアクタンス(虚部)はインピーダンスの尺度である。これは、回路内の様々な要素が所定の速度でエネルギーを蓄えるためである。抵抗(実際の)構成要素と対照的に、抵抗(実際の)コンポーネントは単にエネルギー消費に起因するインピーダンスです。一定比率。


記憶されたエネルギーが消えるだけでなく、回路に戻るので、リアクタンスは周波数に依存しています、そして、何かが揺れている速度はどれくらいの時間(そして、それからどれくらいのエネルギーが必要であるか)を決めるでしょう。


リアクタンスは常に2種類のエネルギーが電場や磁場に蓄えられているためである。静電容量及びインダクタンスは、電気又は磁場においてエネルギーを貯蔵する能力の尺度のみである。今、すべてが一緒に来始めていますね?


電流は最小インピーダンスの経路に従う。周波数が増加するにつれて、帰還電流は、正電流と接地リターン電流との間に形成されるインダクタンスおよびキャパシタンスを最小化する必要がある。それは、どれくらいのエネルギーが寄生生物に格納されることができるか最小化することを望みます。


我々のグランド電流は、可能な限り原作の電流の経路の下で直接流れます。


ご覧のように、100 MHzは我々が提供する美しい短いグランドパスに興味がありません。実際、それは完全にそれらを無視します。


これは、RFボード上の貫通孔の縫い目とフェンスが地面に関連しているか、良好な接地電位を維持しているものとは全く異なる理由である。はい、私は最終的にあなたの質問に答える必要があります!


我々が通常電波を呼ぶ300 GHzの範囲の電磁波は、電荷キャリアの加速の結果です。電荷キャリアが加速されるたびに、電磁波が放出される。この範囲を超えるいくつかの深刻な物理学のために、それは少しのエネルギー、運動量と角運動量を含みます、そして、放射線は彼らを保存するちょうど正しいです。もちろん、長距離電荷キャリアと相互作用し、この運動量、角運動量、およびエネルギーを他の電荷キャリアに戻すことができ、それによってそれらを加速することができる。もちろん、これはすべての無線技術の物理的基礎です。


加速キャリアを加速するためには、移動体でなければならない。つまり、コマンドが必要です。


ここでの恐ろしい事実は、電気を伝導するすべてがアンテナであり、すぐに放射されて、導体にフィットするのに十分小さい波長を作るのに十分高いほとんどすべての周波数を拾うことです。


我々の唯一の本当の防御は、興味の頻度で効果的なヒートシンクであるためにあまりにも短いすべての我々の伝導の道を作ることです。


したがって、ベスト・プラクティスは、ビア・ピッチが目標最高周波数±10 / 10の少なくとも1/10であるRF基板上の任意の銅注入を切り替えることである。最小。可能であれば、あなたは本当にグリッドパターンで、ビアで20 / 20ピッチを目指したい。


これは、最も恐ろしい部分、おそらく最も重要な刺激と通過しているフェンスの後の主な駆動力に我々を連れて来ます:何も、チャージキャリヤーによって向けられません。


...偉大な電磁波ガイドです。


これは正しいです、我々が絶縁物、真空または美しいPTFEワイヤー絶縁層または我々のPCB FR 4ラミネートを含む誘電体と呼ぶすべては、彼らが現在のためのすべての導体です、しかし、電磁波のために。それらは電磁波の導体である。一方、導体は電磁波の絶縁体である(反射器はより良いアナロジーである)。


あなたがケーブルテレビまたはインターネットを持っているならば、あなたはそれを運んで、それを働かせるそれらの75 - HIGH RG 6またはRG 59同軸ケーブルに精通しています。断面を見ると、シールドブレードと単一の中心導体の間に白い材料が表示されます。それは誘電体泡です。ケーブルに沿って移動する信号は銅導体によって運ばれない。同軸ケーブルは従来の古い伝導ケーブルではない。同軸ケーブルは導波路である。


周波数が十分に高くなるとき、波長が上の銅特徴サイズに類似している PCB, あなたはすべてのこれらの電磁波をビン詰めにする長期的な戦いと戦う必要がありますどこにあなたが代わりにあなたがどこにいないか. 場所. そして、彼らは喜んであなたのおいしい誘電体コアを通過します PCB, FR 4製, 回路基板の脇までずっと, リトルスイングバットのような地獄のような興奮.


あなたの2つのグランドプレーンは優れた導波路です!彼らは、回路基板の脇からそれらの間でバウンスし、直接FCCの認定で使用されるRF測定機器を入力することがありますし、失敗します。


したがって、我々が置くビアのグリッド間隔は、我々が心配する必要がある最短波長より強いです。これは1 / 10以上ではなく、1 / 20以上である。これらの波が漏れることがないように、マイクロ波ドアの上の格子のように、これらのビアはあまりに堅く詰まっています。


フェージングを渡すのは同じ理由ですが、通常は実際にはいくつかの波を放射しようとしているが、しかし、我々は彼らがいくつかの種類のアンテナ機能や我々が望む任意の方法をエスケープできるまでそれらをボトルにしたい。通常の状況下では、フェンスは、また、フラットな同軸ケーブルのようにすることができますしたい場合は、導波路の外部部分として使用することができます。マイクロストリップの慎重に計算された剥離サイズに加えて、ギャップも重要です。


いずれにせよ、あなたの質問に最終的な答え:これらのすべてのフィルタは揺れ続ける。