Technologie PCB - Principe de conception de circuits haute fréquence et PCB haute fréquence

Les principes de conception de PCB impliquent de nombreux aspects, y compris les principes de base, l'anti - interférence, la compatibilité électromagnétique, la protection de la sécurité, etc. le développement de circuits haute fréquence en particulier (PCB haute fréquence) a conduit à l'absence de concepts pertinents pour les PCB haute fréquence. Beaucoup restent coincés sur la base de « connecter des principes électriques avec des conducteurs pour jouer un rôle prédéterminé», allant jusqu’à affirmer que « la conception de PCB appartient à des considérations structurelles, technologiques et d’amélioration de l’efficacité de la production». Beaucoup d'ingénieurs RF ne réalisent pas pleinement que dans la conception RF, ce lien devrait être au centre de l'ensemble du travail de conception et consacrent à tort leurs efforts à la sélection de composants haute performance, ce qui entraîne une augmentation substantielle des coûts, mais peu d'amélioration des performances.

En particulier, le circuit numérique, grâce à sa forte capacité d'anti - interférence, de détection et de correction d'erreur, peut construire toutes sortes de liens intelligents à volonté, garantissant le fonctionnement normal du circuit. Un circuit d'application numérique ordinaire, associé à des configurations supplémentaires élevées pour diverses liaisons « assurez - vous que c'est normal», est clairement une mesure sans concept de produit. Mais souvent, dans le lien « sans valeur», au lieu de cela conduit à une série de problèmes avec le produit. Pour cette raison, du point de vue de l'ingénierie du produit ne vaut pas la peine de construire le lien fonctionnel de la 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 le circuit dans un état instable. Ce problème similaire de l'état instable avec les PCB haute fréquence est une application fondamentale sous le même concept.

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 bande. Selon les résultats de la fonction de Fourier, il contient une composante haute fréquence riche, de sorte que la composante haute fréquence du signal numérique est pleinement prise en compte dans la conception de l'IC numérique. Cependant, en plus de l'IC numérique, si les zones de conversion de signal à l'intérieur et entre chaque lien fonctionnel sont arbitraires, cela entraîne une série de problèmes. Notamment dans des applications hybrides 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 des 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 répondant aux exigences par une conception conventionnelle.

(3) Le taux 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 synchrone, elle repose sur les caractéristiques des signaux internes et externes typiques de l'appareil.

Pour les circuits haute fréquence de niveau micro - ondes, chaque ligne de ruban correspondante et le plancher de masse sur le PCB forment une ligne de microruban (de type asymétrique). Pour plus de deux couches de PCB, des lignes microruban et des lignes ruban (lignes de transmission microruban symétriques) peuvent être formées. Les différentes lignes microruban (PCB double face) ou ruban (PCB multicouche) forment entre elles des lignes microruban couplées, formant ainsi divers réseaux complexes à quatre ports, formant ainsi les différentes caractéristiques des circuits PCB de l'étage micro - ondes.

Il s'ensuit que la théorie de la ligne de transmission microbande est la base de la conception des circuits haute fréquence micro - ondes PCB.

Pour les conceptions RF PCB au - dessus de 800 MHz, la conception du réseau PCB près de l'antenne devrait suivre complètement la théorie des microbandes (plutôt que de simplement utiliser le concept de microbande comme un outil pour améliorer les performances des dispositifs paramétriques globaux). Plus la fréquence est élevée, plus le sens Directeur de la théorie des microbandes est important.

Pour le paramètre total d'ensemble et le paramètre de distribution du circuit, plus la fréquence de fonctionnement est faible, plus les caractéristiques fonctionnelles du paramètre de distribution sont faibles, mais le paramètre de distribution est toujours présent. Il n'existe actuellement aucune ligne de démarcation claire quant à savoir si l'effet des paramètres de distribution sur les caractéristiques du circuit est pris en compte. L'établissement du concept de microbande est donc également important pour la conception de circuits numériques et de circuits à fréquence intermédiaire associés.

Les fondements et les concepts de la théorie des microbandes et les concepts de conception de circuits RF et de PCB au niveau micro - ondes sont en fait un aspect appliqué de la théorie des lignes de transmission doubles micro - ondes. Pour le câblage RF PCB, chaque ligne de signal adjacente (y compris les lignes de signal adjacentes dans des plans différents) a la propriété de suivre le principe de base des deux lignes (ce qui suit sera clairement expliqué).

Bien qu'un côté d'un circuit RF micro - ondes ordinaire soit équipé d'un plancher de mise à la terre, ce qui fait que les lignes de transmission de signaux micro - ondes ont tendance à être un réseau complexe à quatre ports et suivent donc directement la théorie des microbandes couplées, sa base reste la théorie des deux fils. Par conséquent, dans la pratique de la conception, la théorie des deux lignes a une signification plus large.

En général, pour les circuits micro - ondes, la théorie des microbandes a un sens directeur quantitatif et appartient à l'application spécifique de la théorie des deux fils, qui a un sens directeur qualitatif plus large.

Il convient de mentionner que tous les concepts donnés par la théorie des deux fils, qui ne semblent en apparence avoir aucun lien avec le travail de conception réel (en particulier les circuits numériques et les circuits basse fréquence), sont en réalité 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 bifilaire ait été établie sur la prémisse d'un circuit hyperfréquence, c'est grâce à l'influence des paramètres de distribution dans le circuit hyperfréquence que son intérêt directeur apparaît particulièrement important. Dans les circuits numériques ou à moyenne et basse fréquence, où les paramètres distribués peuvent être ignorés par rapport aux composants paramétriques agrégés, la notion de théorie bifilaire devient floue.

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 en général? Il est clair que les circuits basse fréquence et les circuits moyenne et basse fréquence à éléments non linéaires peuvent facilement refléter certaines caractéristiques haute fréquence dès que certaines conditions sensibles changent. 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, un élément passif dans un circuit peut être équivalent à une ligne de transmission ou à une ligne microruban de spécification spécifique et peut être décrit par la théorie de la double ligne de transmission et ses paramètres associés.

En résumé, on peut considérer que la théorie de la double ligne de transmission est née de la synthèse de toutes les caractéristiques des circuits électroniques. Ainsi, à proprement parler, si le concept incarné par la théorie de la double ligne de transmission était pris comme principe dans chaque maillon de la pratique de la conception, le circuit PCB correspondant serait rarement confronté à des problèmes (quelles que soient les conditions de fonctionnement auxquelles le circuit est appliqué).