Technologie PCB - Processus de câblage haute fréquence et sélection de matériaux de carte PCB

1. Largeur de la ligne de transmission

Carte haute fréquence PCB design la conception de la largeur de la ligne de transmission doit être basée sur la théorie de l'adaptation d'impédance.

Lorsque les impédances d'entrée, de sortie et de ligne de transmission sont adaptées, la puissance de sortie du système est maximale (la puissance totale du signal est minimale) et les réflexions d'entrée et de sortie sont minimales. Pour les circuits micro - ondes, la conception d'adaptation d'impédance doit également tenir compte du point de fonctionnement du dispositif. Le passage de la ligne de signal à travers le trou entraînera une modification des caractéristiques de transmission de l'impédance. Les lignes de Signaux logiques TTL et CMOS ont une impédance caractéristique élevée et cet effet est négligé. Cependant, cet effet doit être pris en compte dans les circuits haute fréquence à basse impédance (par example 50 ohms) et nécessite généralement que les lignes de signal ne soient pas percées.

2. Diaphonie entre les lignes de transmission

Le couplage se produit lorsque la distance entre deux lignes microruban parallèles est faible, ce qui entraîne une diaphonie entre les lignes et affecte l'impédance caractéristique de la ligne de transmission. Une attention particulière doit être accordée aux circuits haute fréquence de 50 ohms et 75 ohms et des mesures doivent être prises dans la conception des circuits. Cette caractéristique de couplage est également utilisée dans la conception de circuits réels, tels que la mesure de la puissance d'émission d'un téléphone portable et le contrôle de la puissance. L'analyse suivante s'applique aux circuits haute fréquence et aux lignes de données haute vitesse (horloge) ECL avec des valeurs de référence pour les circuits à micro - signaux tels que les circuits d'amplification opérationnelle de précision.

On suppose que le degré de couplage entre les lignes est C, la taille de C étant liée aux îlots R, W / D, S et à la longueur du parallèle L. plus la distance s est faible, plus le couplage est fort; Plus l est long, plus le couplage est fort. Pour augmenter la connaissance perceptuelle, par exemple: Utilisez cette propriété pour créer un coupleur directionnel de 50 ohms. Par exemple, un amplificateur de puissance de station de base PCS à 1,97 GHz avec d = 30 mil et un îlot r = 3,48:

10db coupleur directionnel PCB taille: S = 5mil, l = 920mil, W = 53mil

20db coupleur directionnel PCB taille: S = 35mil, l = 920mil, W = 62mil

Pour réduire la diaphonie entre les lignes de signal, les recommandations suivantes sont données:

A. la distance s entre les lignes de signaux parallèles de données haute fréquence ou haute vitesse est plus de deux fois la largeur des lignes.

B. minimiser les longueurs parallèles entre les lignes de signal.

C. les petits signaux à haute fréquence et les signaux faibles doivent éviter les sources d'interférence fortes telles que l'alimentation, la ligne de signal logique et d'autres.

3. Analyse électromagnétique des trous de passage de terre

Que les broches du dispositif IC soient à la terre ou que d'autres éléments résistifs soient à la terre, dans les circuits haute fréquence, la voie de terre doit être aussi proche que possible de la broche. L'état d'onde stationnaire est représenté sur la figure 3.

La ligne de masse étant courte, la ligne de transmission de masse est équivalente à l'impédance inductive (ordre n - PH) et le trou de passage de terre est également approximativement équivalent à l'impédance inductive, ce qui affecte l'effet de filtrage du signal haute fréquence. C'est pourquoi le trou de passage de terre est aussi proche que possible de la broche. Pour réduire la charge inductive de la ligne de transmission, le circuit micro - ondes nécessite plus d'un trou traversant sur la broche de masse, ce qui revient à augmenter la capacité de courant du plan de masse dans le circuit basse fréquence pour s'assurer que chaque point de masse est égal au niveau 0.

4. Filtre de puissance

Afin de réduire l'influence de la logique du signal sur l'alimentation (filtre) dans les circuits TTL et CMOS, un condensateur de filtrage a été ajouté près de la broche d'alimentation. Cependant, il ne suffit pas de prendre de telles mesures dans les circuits à haute fréquence et à micro - ondes. Ce qui suit illustre l'interférence d'un signal haute fréquence sur une source d'alimentation électrique en prenant l'exemple d'un procédé de fabrication.

Les signaux à haute fréquence des deux méthodes créent des interférences à haute fréquence sur l'alimentation et affectent d'autres circuits fonctionnels. En plus des broches d'alimentation et des condensateurs de filtrage, des inductances en série sont nécessaires pour supprimer les interférences à haute fréquence. Le choix de l'Inductance série est lié à la fréquence de fonctionnement. La base est que si la broche d'alimentation filtre les interférences haute fréquence au - dessus de 1m, où c = 0,1µf, l = 1µh inductance est choisie. Soyez prudent lorsque vous ajoutez une inductance sur la broche de signal de collecteur ouverte d'une source d'alimentation externe, car l'inductance à ce moment - là est équivalente à ce qu'elle serait si elle était adaptée.

5. Bouclier

Dans la conception de circuits imprimés pour les petits signaux et les signaux à haute fréquence, des mesures de blindage doivent être prises pour réduire les interférences des grands signaux, tels que les niveaux logiques, ou pour réduire le rayonnement électromagnétique des signaux à haute fréquence. Par exemple:

A. dans la conception numérique et analogique basse fréquence (moins de 30 MHz) petit signal PCB, en plus de diviser la mise à la terre numérique et la mise à la terre analogique, la mise à la terre est nécessaire dans la petite zone de câblage de signal, et la mise à la terre est plus éloignée de la ligne de signal que la largeur de ligne.

B. dans la conception des circuits imprimés numériques et analogiques à haute fréquence à petit signal, il est également nécessaire d'ajouter un bouclier dans la partie haute fréquence ou de poser le sol par des mesures d'isolation.

C. dans la conception de circuits imprimés à haute fréquence à grand signal, la partie haute fréquence doit concevoir des modules fonctionnels indépendants et ajouter une boîte de blindage pour réduire le rayonnement externe du signal haute fréquence. Par example des modules émetteurs - récepteurs à fibre optique 155m, 622m, 2gb / S.

Layout PCB multicouche (Nokia 6110), dispositif de placement double face, conception de carte PCB de téléphone portable comme le montre la figure 5.

Exemples de sélection de carte PCB de haut niveau

Ci - dessous, nous illustrons le choix de la carte en prenant l'exemple d'un PCB haute fréquence (micro - ondes) que nous avons conçu et mis en service.

(1) Sélection de la carte relais micro - ondes numérique à spectre étendu 2,4 GHz

Sa structure comprend une interface numérique 2M, une désétalement à spectre étalé 20m, une carte de démodulation à modulation à fréquence intermédiaire 70m. Nous utilisons une carte fr4, une carte PCB à quatre couches, un grand plancher, la partie analogique haute fréquence de l'alimentation est isolée de la partie numérique par une Self inductive.

L'émetteur - récepteur RF 2,4 GHz utilise un panneau double face F4, l'émetteur - récepteur est blindé par un boîtier métallique et l'entrée d'alimentation est filtrée.

(2) Émetteur - récepteur RF 1,9 GHz

Dans lequel l'amplificateur de puissance utilise une feuille de polytétrafluoroéthylène et une carte PCB double face; L'émetteur - récepteur RF utilise une feuille de polytétrafluoroéthylène et une carte PCB à quatre couches. Les deux adoptent de grandes mesures de pose et d'isolation du bouclier de module fonctionnel.

(3) Émetteur - récepteur de fréquence intermédiaire 140mhz

La couche supérieure est constituée d'une plaque s1139 de 0,3 mm répartie sur une grande surface et isolée par des trous traversants.

(4) Émetteur - récepteur de fréquence intermédiaire de 70 MHz

Adoption de la carte fr4, carte PCB à quatre couches. Grande zone de pose du sol, la bande d'isolation du module fonctionnel est isolée par une série de trous de travers.

(5) amplificateur de puissance 30w

Utilisez la carte ro4350, carte PCB double face. Une grande surface est posée avec des contraintes d'espacement supérieures ou égales à 50 ohms de largeur de ligne, blindée par une boîte métallique et filtrée à l'entrée d'alimentation.

(6) source de fréquence micro - ondes 2000mhz

On utilise une feuille s1139 de 0,8 mm d'épaisseur, une carte PCB double face.