Technologie PCB - Principe de conception du circuit haute fréquence et du PCB haute fréquence

Les principes de conception de PCB impliquent de nombreux aspects, y compris les principes de base, anti-interférence, compatibilité électromagnétique, protection de sécurité, etc. En particulier, le développement de circuits à haute fréquence (en particulier dans les PCB à haute fréquence) conduit à l'absence de concepts pertinents dans les PCB à haute fréquence. Beaucoup de gens restent toujours sur la base de "connecter les principes électriques aux conducteurs pour jouer un rôle prédéterminé", et pensent même que "la conception de PCB appartient à la considération de la structure, du processus et de l'amélioration de l'efficacité de la production". Beaucoup d'ingénieurs RF ne réalisent pas pleinement que ce lien devrait être l'objectif spécial de tout le travail de conception dans la conception RF, et ils dépensent par erreur leur énergie pour sélectionner des composants à haute performance, ce qui entraîne une augmentation brusque des coûts mais une faible amélioration des performances.

En particulier, les circuits numériques s'appuient sur leur forte capacité d'anti - interférence, de détection et de correction d'erreur, et peuvent construire toutes sortes de liens intelligents à volonté, garantissant le fonctionnement normal du circuit. Un circuit d'application numérique ordinaire avec des configurations supplémentaires élevées pour diverses liaisons « assurant la normalité» est clairement une mesure sans concept de produit. Mais souvent, dans le segment « ne vaut pas l'argent», il conduit plutôt à une série de problèmes de produits. La raison en est que, du point de vue de l'ingénierie du produit, ce lien fonctionnel qui ne vaut pas la peine de construire une garantie de fiabilité devrait être basé sur le mécanisme de fonctionnement du circuit numérique lui - même, qui est simplement une structure erronée dans la conception du circuit (y compris la conception de PCB), ce qui entraîne un circuit dans un état instable. Cet état instable est une application fondamentale sous le même concept que les problèmes similaires des PCB haute fréquence.

PCB haute fréquence

Dans les circuits numériques, il y a trois aspects à prendre au sérieux

(1) Le signal numérique lui-même appartient au signal à large spectre. Selon les résultats de la fonction de Fourier, il contient des composants à haute fréquence riches, de sorte que les composants à haute fréquence des signaux numériques sont pleinement pris en compte dans la conception du IC numérique. Cependant, en plus des IC numériques, si la zone de transition du signal à l'intérieur et entre chaque liaison fonctionnelle est arbitraire, cela entraînera une série de problèmes. Surtout dans l'application mixte de circuits numériques, analogiques et haute fréquence.

(2) les différentes conceptions de fiabilité dans les applications de circuits numériques sont toutes liées aux exigences de fiabilité des circuits dans les applications pratiques et aux exigences d'ingénierie des produits, de sorte qu'il n'est pas possible d'ajouter divers composants « garantis» coûteux aux circuits qui satisfont aux exigences par une conception traditionnelle.

(3) La vitesse de fonctionnement des circuits numériques évolue vers les hautes fréquences avec un développement sans précédent (par exemple, la fréquence principale du CPU a atteint 1,7 GHz, bien au - delà de la limite inférieure de la bande des micro - ondes). Bien que la fonction d'assurance de fiabilité de l'appareil concerné soit également synchronisée, elle repose sur les caractéristiques des signaux internes et externes typiques de l'appareil.

Pour le circuit haute fréquence au niveau des micro-ondes, chaque bande correspondante sur PCB forme une ligne de microbande (type asymétrique) avec la plaque de mise à la terre. Pour les PCB avec plus de deux couches, il peut former une ligne de microbande et une ligne de bande (ligne de transmission de microbande symétrique). Différentes lignes de microbandes (PCB double face) ou de bandes (PCB multicouche) forment des lignes de microbandes de couplage entre elles, formant ainsi divers réseaux complexes à quatre ports, formant ainsi diverses caractéristiques de PCB de circuit à niveau micro-ondes.

On peut voir que la théorie de la ligne de transmission à microbande est la base de la conception de circuits à haute fréquence à micro-ondes.

Pour la conception de RF-PCB au-dessus de 800MHz, la conception du réseau de PCB près de l'antenne devrait suivre pleinement la théorie de la microbande (plutôt que d'utiliser simplement le concept de microbande comme outil pour améliorer les performances des dispositifs de paramètres groupés). Plus la fréquence est élevée, plus la signification directeure de la théorie des microbandes est significative.

Pour les paramètres groupés et les paramètres distribués du circuit, plus la fréquence de travail est faible, plus les caractéristiques de fonction des paramètres distribués sont faibles, mais les paramètres distribués existent toujours. Il n'y a pas de ligne de démarcation claire pour déterminer si l'influence des paramètres distribués sur les caractéristiques du circuit doit être prise en compte. Par conséquent, l'établissement du concept de microbande est également important pour la conception de PCB du circuit numérique et du circuit de fréquence intermédiaire relative.

La base et le concept de la théorie des microbandes et le concept de conception du circuit RF au niveau des micro-ondes et des PCB sont en fait un aspect d'application de la théorie des lignes de transmission à double ondes. Pour le câblage RF-PCB, chaque ligne de signal adjacente (y compris adjacente dans différents plans) a les caractéristiques de suivre le principe de base de deux lignes (pour lesquelles, ce qui suit sera clairement décrit).

Bien que le circuit RF micro-ondes commun soit équipé d'une plaque de masse d'un côté, ce qui rend la ligne de transmission de signal micro-ondes sur elle tend à être un réseau complexe à quatre ports, suivant ainsi directement la théorie de la microbande couplée, sa fondation est toujours la théorie des deux fils. Par conséquent, dans la pratique de la conception, la théorie de la double ligne a une signification plus large.

En général, pour les circuits à micro-ondes, la théorie des microbandes a une signification de guidage quantitative, qui appartient à l'application spécifique de la théorie des deux lignes, tandis que la théorie des deux fils a une signification de guidage qualitatif plus étendue.

Il convient de mentionner que tous les concepts donnés par la théorie des deux fils, en apparence, ne semblent pas liés au travail de conception réel (en particulier les circuits numériques et les circuits basse fréquence), mais ils sont en fait une illusion. La théorie des deux fils peut guider tous les problèmes conceptuels dans la conception de circuits électroniques, en particulier dans la conception de circuits PCB.

Bien que la théorie de la double ligne soit établie sur la prémisse du circuit haute fréquence à micro-ondes, c'est seulement en raison de l'influence des paramètres distribués dans le circuit haute fréquence que la signification de guidage est particulièrement importante. Dans les circuits numériques ou de moyenne et basse fréquence, par rapport aux composants de paramètres groupés, les paramètres distribués peuvent être ignorés et le concept de la théorie des deux fils devient flou.

Cependant, dans la pratique de la conception, la façon de distinguer les circuits haute fréquence des circuits basse fréquence est souvent négligée. Dans quelle catégorie appartiennent les circuits logiques ou impulsionnels numériques universels? Il est évident qu'un circuit basse fréquence et un circuit Moyenne fréquence à éléments non linéaires peuvent facilement refléter certaines caractéristiques haute fréquence une fois que certaines conditions sensibles ont changé. La fréquence principale du CPU a atteint 1,7 GHz, bien au - delà de la limite inférieure des fréquences micro - ondes, mais il reste un circuit numérique. En raison de ces incertitudes, la conception de PCB est très importante.

Dans de nombreux cas, les composants passifs du circuit peuvent être équivalents à la ligne de transmission ou à la ligne de microbande de spécifications spécifiques, et peuvent être décrits par la théorie de la double ligne de transmission et ses paramètres connexes.

En un mot, on peut considérer que la théorie de la double ligne de transmission est née sur la base de la synthèse des caractéristiques de tous les circuits électroniques. Par conséquent, à proprement parler, si le concept incarné dans la théorie de la double ligne de transmission est pris comme principe dans chaque maillon de la pratique de conception, alors le circuit PCB correspondant rencontrera peu de problèmes (quelles que soient les conditions de travail auxquelles le circuit est appliqué).