Tecnología de PCB - Proceso de cableado de alta frecuencia y selección de materiales de placas de PCB

1. ancho de la línea de transmisión

El diseño del ancho de la línea de transmisión del diseño de PCB de placa de alta frecuencia debe basarse en la teoría de la coincidencia de resistencia.

Cuando la resistencia de entrada, salida y la resistencia de la línea de transmisión coinciden, la Potencia de salida del sistema es la más alta (la potencia total de señal es la más pequeña) y la reflexión de entrada y salida es la más pequeña. Para los circuitos de microondas, el diseño de emparejamiento de resistencia también debe considerar el punto de trabajo del dispositivo. El paso de la línea de señal provocará cambios en las características de transmisión de la resistencia. Los cables de señal lógica ttl y CMOS tienen una alta resistencia característica y este efecto es ignorado. Sin embargo, este efecto debe tenerse en cuenta en circuitos de baja resistencia y alta frecuencia (por ejemplo, 50 ohm) y generalmente se requiere que el cable de señal no pase por el agujero.

2. comentarios entre líneas de transmisión

Cuando la distancia entre dos líneas paralelas de MICROSTRIP es muy pequeña, se produce un acoplamiento, lo que provoca conversaciones cruzadas entre líneas y afecta la resistencia característica de la línea de transmisión. Se debe prestar especial atención a los circuitos de alta frecuencia de 50 y 75 Ohm y tomar medidas en el diseño del circuito. Esta característica de acoplamiento también se utiliza en el diseño real del circuito, como la medición de la Potencia de transmisión y el control de la Potencia del teléfono móvil. El siguiente análisis se aplica a los circuitos de alta frecuencia y a las líneas de datos de alta velocidad ecl (relojes), con valores de referencia para circuitos de señal de wechat, como los circuitos de amplificador operativo de precisión.

Suponiendo que el grado de acoplamiento entre líneas sea c, el tamaño de C está relacionado con la longitud de la isla r, W / d, s y la línea paralela L. cuanto menor sea la distancia s, más fuerte será el acoplamiento; Cuanto más larga sea l, más fuerte será el acoplamiento. Para aumentar el conocimiento de la percepción, por ejemplo: utilizar esta característica para hacer un acoplador direccional de 50 ohms. Por ejemplo, el amplificador de potencia de la Estación base del lado de frecuencia pcs de 197ghz, de los cuales d = 30 mils, la isla R = 3,48:

Tamaño del PCB del acoplador direccional de 10 db: S = 5 mil, L = 920 mil, w = 53 mil

Tamaño del PCB del acoplador direccional de 20db: S = 35mil, L = 920mil, w = 62mil

Para reducir la conversación cruzada entre líneas de señal, se dan las siguientes sugerencias:

R. la distancia s entre las líneas de señal paralelas de datos de alta frecuencia o alta velocidad es más del doble del ancho de la línea.

Minimizar la longitud paralela entre las líneas de señal.

C. las señales pequeñas y débiles de alta frecuencia deben evitar fuentes de interferencia fuertes como la fuente de alimentación y el cable de señal lógica.

3. análisis electromagnético del agujero de tierra

Ya sea que el pin del dispositivo IC esté conectado a tierra u otros elementos de resistencia estén conectados a tierra, en el circuito de alta frecuencia, el acceso a tierra debe estar lo más cerca posible del pin. El Estado de las ondas estacionadas se muestra en la figura 3.

Debido a que el cable de tierra es muy corto, la línea de transmisión de tierra es equivalente a la resistencia inductiva (orden n - ph), y el agujero de tierra también es aproximadamente equivalente a la resistencia inductiva, lo que afecta el efecto de filtrado de la señal de alta frecuencia. Por eso el agujero de tierra está lo más cerca posible del pin. Para reducir la carga inductiva de la línea de transmisión, el circuito de microondas necesita tener más de un agujero en el pin de tierra, lo que equivale a aumentar la capacidad de corriente del plano de tierra en el circuito de baja frecuencia para garantizar que cada punto de tierra sea igual al nivel 0.

4. filtro de alimentación

Para reducir el impacto de la lógica de la señal en la fuente de alimentación (sobrealimentación) en los circuitos ttl y cmos, se han añadido condensadores de filtro cerca de los pines de alimentación. Sin embargo, no basta con tomar tales medidas en circuitos de alta frecuencia y microondas. A continuación, tomemos como ejemplo el proceso de fabricación para ilustrar la interferencia de las señales de alta frecuencia en la fuente de alimentación.

Las señales de alta frecuencia de ambos métodos producen interferencias de alta frecuencia en la fuente de alimentación y afectan a otros circuitos funcionales. Además de los pines de alimentación y los condensadores de filtro, también se necesitan inductores en serie para inhibir la interferencia de alta frecuencia. La selección de inductores de serie está relacionada con la frecuencia de trabajo. La base es que si el pin de alimentación filtra interferencias de alta frecuencia de más de 1m, de las cuales C = 0,1uf, se selecciona un inductor L = 1uh. Tenga cuidado al agregar inductores al pin de señal del coleccionista abierto de la fuente de alimentación externa, porque la inductora en este momento es equivalente a la inductora en el momento de la coincidencia.

5. escudos

En el diseño de PCB de señales pequeñas y de alta frecuencia, se deben tomar medidas de blindaje para reducir la interferencia de señales grandes, como el nivel lógico, o la radiación electromagnética de señales de alta frecuencia. Por ejemplo:

En el diseño de PCB de señal pequeña de baja frecuencia digital y analógica (menos de 30 mhz), además de dividir la tierra digital y la tierra analógica, también es necesario colocar la tierra en el área de cableado de señal pequeña, y la distancia entre la tierra y la línea de señal es mayor que el ancho de la línea.

En el diseño de PCB de pequeña señal de alta frecuencia digital y analógico, también es necesario agregar escudos en la parte de alta frecuencia o colocar el suelo a través de medidas de aislamiento.

En el diseño de PCB de alta frecuencia y gran señal, la parte de alta frecuencia necesita diseñar módulos funcionales independientes y aumentar la Caja de blindaje para reducir la radiación externa de la señal de alta frecuencia. Por ejemplo, los módulos de transceptor de fibra óptica 155m, 622m, 2GB / S.

Diseño de PCB multicapa (nokia 6110), dispositivo de colocación de doble cara, diseño de PCB de teléfono móvil como se muestra en la figura 5.

Ejemplo de selección de placas de PCB de alto perfil

A continuación, tomamos como ejemplo los PCB de alta frecuencia (microondas) que diseñamos y depuramos para ilustrar la elección del tablero.

(1) selección de repetidores digitales de microondas de espectro extendido de 2,4 GHz

Su estructura incluye una interfaz digital 2m, una desexpansión de espectro extendido 20m y una placa de modulación y demodulación de frecuencia intermedia 70m. Utilizamos placas fr4, placas de PCB de cuatro capas, suelos grandes, y la parte analógica de alta frecuencia de la fuente de alimentación está aislada de la parte digital a través de un estrangulamiento inductor.

El transceptor de radiofrecuencia de 2,4 GHz utiliza una placa doble f4, el transceptor está bloqueado por una caja metálica y la entrada de energía se filtra.

(2) transceptor de radiofrecuencia de 1,9 GHz

Entre ellos, el amplificador de potencia utiliza láminas de politetrafluoroeftalato y placas de PCB de doble cara; El transceptor de radiofrecuencia utiliza láminas de politetrafluoroen y placas de PCB de cuatro capas. Todos adoptan medidas de colocación y aislamiento a gran escala de la cubierta de blindaje del módulo funcional.

(3) transceptor de frecuencia intermedia de 140 MHz

La planta superior está hecha de una placa s1139 de 0,3 mm, distribuida en grandes áreas y aislada a través de agujeros.

(4) transceptor de frecuencia intermedia de 70 MHz

Se utilizan placas fr4 y placas de PCB de cuatro capas. El suelo está pavimentado en grandes áreas, y el cinturón de aislamiento del módulo funcional está aislado por una serie de agujeros.

(5) amplificador de potencia de 30w

Se utilizan placas ro4350, placas de PCB de doble Cara. Colocar el suelo en grandes áreas, con una restricción de distancia superior o igual a 50 Ohm de ancho de línea, bloqueado por una caja metálica y filtrado en la entrada de la fuente de alimentación.

(6) fuente de frecuencia de microondas de 2000mhz

Se utilizan láminas s1139 de 0,8 mm de espesor, placas de PCB de doble Cara.