Elektronisches Design - Verringerung des RF-Effekts im PCB-Verbindungsdesign

Die Vernetzung der Leiterplattensystem umfasst drei Arten der Verbindung zwischen dem Chip und dem Leiterplatte, die Verbindung innerhalb der Leiterplatte, und die PCB und externe Geräte. Im HF-Design, Die elektromagnetischen Eigenschaften an der Verbindungsstelle sind eines der Hauptprobleme in Leiterplattentechnik. Dieser Artikel stellt die verschiedenen Techniken der oben genannten drei Arten des VerbindungsDesigns vor. Der Inhalt beinhaltet Methoden der Geräteinstallation, Verdrahtungsisolierung und Reduzierung der Bleiinduktivität. Maßnahmen und so weiter.
Zur Zeit, Es gibt Anzeichen dafür, dass die Häufigkeit des Druckdesigns immer höher wird. Da die Datenrate weiter steigt, Die für die Datenübertragung erforderliche Bandbreite fördert auch die obere Grenze der Signalfrequenz auf 1GHz oder noch höher. Although this high-frequency signal technology is far beyond the range of millimeter wave technology (30GHz), Es beinhaltet auch HF- und Low-End-Mikrowellentechnologie.
The RF Engineering design method must be able to deal with the stronger electromagnetic field effects that are usually generated at higher frequency bands. Diese elektromagnetischen Felder können Signale auf benachbarten Signalleitungen induzieren oder Leiterplattenleitungen, causing unpleasant crosstalk (interference and total noise), und die Systemleistung beeinträchtigen können. Die Rücklaufverluste werden hauptsächlich durch Impedanzanpassung verursacht, und der Einfluss auf das Signal ist derselbe wie der Einfluss, der durch additive Rauschen und Interferenzen verursacht wird.
Hohe Renditeverluste haben zwei negative Auswirkungen: 1. Das Signal, das zurück zur Signalquelle reflektiert wird, erhöht das Systemrauschen, erschwert es dem Empfänger, das Rauschen vom Signal zu unterscheiden; 2. Jedes reflektierte Signal beeinträchtigt grundsätzlich die Signalqualität aufgrund des Eingangssignals Die Form hat sich geändert.
Obwohl das digitale System nur 1- und 0-Signale verarbeitet und eine sehr gute Fehlertoleranz aufweist, Die Oberschwingungen, die erzeugt werden, wenn der Hochgeschwindigkeitsimpuls steigt, verursachen, je höher die Frequenz, je schwächer das Signal. Obwohl die Forward-Fehlerkorrektur-Technologie einige negative Auswirkungen beseitigen kann, Ein Teil der Systembandbreite wird genutzt, um redundante Daten zu übertragen, was zu einer Abnahme der Systemleistung führt. Eine bessere Lösung ist, HF-Effekte helfen zu lassen, anstatt die Signalintegrität zu beeinträchtigen. It is recommended that the total return loss of the digital system at the highest frequency (usually the poor data point) is -25dB, die einem VSWR von 1 entspricht.1.
Das Ziel der PCB-Design is smaller, schneller und kostengünstiger. Für HF PCBs, Hochgeschwindigkeitssignale begrenzen manchmal die Miniaturisierung von PCB-Designs. Zur Zeit, Die Hauptmethode zur Lösung des Übersprechenproblems besteht darin, die Bodenebene zu verwalten, to space the wiring and to reduce the lead inductance (stud capacitance). Die Hauptmethode zur Verringerung der Rücklaufverluste ist Impedanzanpassung. This method includes effective management of insulating materials and isolation of active signal Linien and ground lines, insbesondere zwischen Signalleitungen, die übergangsweise Zustände und Masse haben.

Da der Verbindungspunkt das schwächste Glied in der Schaltungskette ist, im HF-Design, Die elektromagnetischen Eigenschaften am Verbindungspunkt sind die Hauptprobleme, mit denen sich das Engineering konfrontiert sieht. Jeder Verbindungspunkt muss untersucht und die bestehenden Probleme gelöst werden. Die Verbindung des Leiterplattensystems umfasst drei Arten der Verbindung: den Chip zur Leiterplatte, die Verbindung innerhalb der Leiterplatte, und der Signaleingang/zwischen dem PCB und externe Geräte.
Die Verbindung zwischen dem Chip und dem Leiterplatte
Pentium IV und High-Speed Chips mit einer großen Anzahl von Eingaben/Ausgangsverbindungspunkte sind bereits vorhanden. Was den Chip selbst betrifft, seine Leistung ist zuverlässig, und die Verarbeitungsrate konnte 1GHz erreichen. Auf dem jüngsten GHz Interconnect Symposium, Das Spannendste ist, dass die Methoden zum Umgang mit der immer größer werdenden Zahl und Häufigkeit von I/O sind weithin bekannt. Das Hauptproblem der Verbindung zwischen dem Chip und der PCB ist, dass die Verbindungsdichte zu hoch ist, die die Grundstruktur der PCB Material zu einem Faktor zu werden, der das Wachstum der Verbindungsdichte begrenzt. Auf dem Treffen wurde eine innovative Lösung vorgeschlagen, das ist, Verwendung eines lokalen Funksenders im Chip zur Übertragung von Daten an die benachbarte Leiterplatte.
Unabhängig davon, ob dieses System wirksam ist oder nicht, Die Teilnehmer sind sehr klar: In Bezug auf Hochfrequenzanwendungen, IC Design Technologie ist weit voraus PCB Konstruktionstechnik.

Leiterplattenverbindung
The skills and methods for Hochfrequenz-PCB-Design are as follows:
1. The corner of the transmission line should be 45° to reduce the return loss;
2. Verwenden Sie Hochleistungs-isolierte Leiterplatten, deren Isolationskonstanten Werte streng durch Pegel kontrolliert werden. Diese Methode ist förderlich für eine effektive Verwaltung des elektromagnetischen Feldes zwischen dem Isoliermaterial und der benachbarten Verdrahtung.
3. Verbesserung der PCB Designspezifikationen im Zusammenhang mit hochpräzisem Ätzen. Es ist zu beachten, dass der Gesamtfehler der angegebenen Linienbreite +ist+/-0.0007 Zoll, Der Hinterschnitt und der Querschnitt der Verdrahtungsform sollte verwaltet werden, und die Plattierungsbedingungen der Verdrahtungsseitenwand sollten spezifiziert werden. 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. Die hervorstehenden Leitungen haben Zapfeninduktivität, Vermeiden Sie die Verwendung von Komponenten mit Leitungen. In hochfrequenten Umgebungen, Es ist am besten, oberflächenmontierte Komponenten zu verwenden.
5. Für Signaldurchführungen, avoid using a via processing (pth) process on sensitive boards, weil dieser Prozess Bleiinduktivität an den Vias verursacht. Zum Beispiel, Wenn ein Durchgang auf einer 20-Lagen-Platine verwendet wird, um Schichten 1 bis 3 zu verbinden, Die Bleiinduktivität kann Schichten 4 bis 19 beeinflussen.
6. Um eine reiche Bodenfläche zur Verfügung zu stellen. Verwenden Sie geformte Löcher, um diese Masseebenen zu verbinden, um zu verhindern, dass das elektromagnetische 3D-Feld die Leiterplatte beeinflusst.
7. Um elektrolose Vernickelung oder Immersionsvergoldung Verfahren zu wählen, Verwenden Sie keine HASL-Methode für Galvanik. Diese Art der galvanisierten Oberfläche kann besseren Hauteffekt für Hochfrequenzstrom zur Verfügung stellen. Darüber hinaus, Diese hochlötbare Beschichtung benötigt weniger Leitungen, zur Verringerung der Umweltverschmutzung.
8. Die Lötmaske kann den Fluss der Lötpaste verhindern. Allerdings, aufgrund der Unsicherheit der Dicke und der Unbekannten der Dämmleistung, Die gesamte Oberfläche der Platte ist mit Lotmaskenmaterial bedeckt, was eine große Änderung der elektromagnetischen Energie im Mikrostreifendesign verursacht. Allgemein, Als Lötmaske wird ein Lötdammer verwendet.
Wenn Sie mit diesen Methoden nicht vertraut sind, Sie können einen erfahrenen Konstruktionsingenieur konsultieren, der sich mit dem Entwurf von militärischen Mikrowellen-Leiterplatten beschäftigt hat. Sie können auch mit ihnen besprechen, welche Preisklasse Sie sich leisten können. Zum Beispiel, Kupfergestütztes coplanares Mikrostreifen-Design ist wirtschaftlicher als Stripline-Design. Sie können dies mit ihnen besprechen, um bessere Vorschläge zu erhalten. Gute Ingenieure sind es vielleicht nicht gewohnt, Kostenprobleme zu berücksichtigen, aber ihre Vorschläge sind auch sehr hilfreich. Versuchen Sie nun, junge Ingenieure auszubilden, die mit HF-Effekten nicht vertraut sind und keine Erfahrung im Umgang mit HF-Effekten haben. Das wird ein langfristiger Job sein.
Darüber hinaus, andere Lösungen können auch angenommen werden, z. B. Verbesserung des Computertyps, damit er HF-Effekte verarbeiten kann.
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. So wie man das Problem des Signaleingangs löst/Ausgang von der Leiterplatte zu den Kabeln, die mit dem Remote-Gerät verbunden sind? Trompeter Elektronik, Innovator der Koaxialkabeltechnologie, arbeitet an der Lösung dieses Problems und hat einige wichtige Fortschritte gemacht.
Darüber hinaus, werfen Sie einen Blick auf das elektromagnetische Feld in der PCB. In diesem Fall, Wir übernehmen die Umwandlung von Microstrip auf Koaxialkabel. Im Koaxialkabel, Die Bodenschicht ist ringförmig verwoben und gleichmäßig verteilt. In Microstrip, Die Bodenebene befindet sich unterhalb der aktiven Linie. Dies führt zu bestimmten Kanteneffekten, die verstanden werden müssen, vorhergesagt und bei der Konstruktion berücksichtigt. Natürlich, Dieses Missverhältnis führt auch zu Renditeverlusten, und diese Abweichung muss minimiert werden, um Rauschen und Signalstörungen zu vermeiden.
Das Management von Impedanzproblemen innerhalb der Leiterplatte ist kein Designproblem, das ignoriert werden kann. Die Impedanz beginnt von der Oberfläche der Leiterplatte, führt dann durch eine Lötstelle zum Stecker, und endet schließlich am Koaxialkabel. Da die Impedanz mit der Frequenz variiert, je höher die Frequenz, je schwieriger das Impedanzmanagement ist. Das Problem der Verwendung höherer Frequenzen zur Übertragung von Signalen über Breitband scheint das Hauptproblem bei der Auslegung zu sein..
Zusammenfassung dieses Artikels
PCB-Plattformtechnologie needs continuous improvement to meet the requirements of integrated circuit designers. Die Verwaltung von Hochfrequenzsignalen in der PCB Entwurfsprozess und Verwaltung des Signaleingangs/Ausgabe auf der Leiterplatte need continuous improvement. Egal, welche spannenden Innovationen in Zukunft passieren werden, Ich denke, die Bandbreite wird höher und höher sein, und der Einsatz von Hochfrequenzsignaltechnik ist die Voraussetzung für die Realisierung dieser kontinuierlichen Erhöhung der Bandbreite.