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PCB技術

PCB技術 - PCB相互接続設計におけるRF効果を低減するための助言

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PCB技術 - PCB相互接続設計におけるRF効果を低減するための助言

PCB相互接続設計におけるRF効果を低減するための助言

2021-10-05
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Author:Downs

チップツーサーキットボードの様々な技術を紹介した, 相互接続 <エー href="/jp/pcb.html" target="_self" title="PCB">PCB との間の相互接続設計 PCB と外部デバイス, デバイスインストールを含む, 配線のアイソレーションとリードインダクタンス低減対策, デザイナーがRF効果を減らすのを助けるために PCB 相互接続設計.


回路基板システムの相互接続は、チップツーサーキットボード、PCBの相互接続およびPCBおよび外部デバイス間の相互接続を含む。rf設計において,配線設計における電磁的特性は,エンジニアリングデザインに直面している主な問題の一つである。デバイスの設置方法,配線分離,リードインダクタンスの低減対策を含め,3種類の相互接続設計の各種技術を紹介した。


現在,プリント基板設計の周波数はますます高くなっている。データレートの連続的な成長により、データ伝送に必要な帯域幅は、信号周波数の上限が1 GHzまたはそれ以上になる。この高周波信号技術はミリ波技術(30 GHz)の範囲をはるかに超えているが、RFおよびローエンドマイクロ波技術も含む。


RFエンジニアリング設計法は、より高い周波数帯で通常発生する強い電磁場効果に対処することができなければならない. これらの電磁場は、隣接する信号線又は/又は信号線に信号を誘導することができる PCBライン, resulting in annoying crosstalk (interference and total noise) and damaging system performance. リターン損失は主にインピーダンス不整合に起因する, これは、加算雑音と干渉として信号に同じ影響を及ぼす.


PCB

高リターン損失には2つの負の効果があります。

信号源に反射された信号は、システムノイズを増加させ、受信機が信号からノイズを識別することをより困難にする

2 .任意の反射信号は、基本的に、入力信号の形状が変化するので、信号品質を劣化させる。

デジタルシステムは1と0信号のみを処理し、非常に良好なフォールトトレランスを持つが、高速パルスが立ち上がったときに発生する高調波は周波数が高くなり、信号が弱くなる。前方誤り訂正技術は何らかの負の効果を除去することができるが、システム帯域幅の一部は冗長データを伝送するために使用され、結果としてシステム性能が低下する。より良い解決策は、RF効果を信号の完全性を損なうよりも助けることである。デジタルシステム周波数(通常、悪いデータポイント)での総リターン損失は- 25 dBであることを推奨します。

PCB設計の目標は、より小さく、より速く、より低コストである。rfpcbの場合,高速信号は時々pcb設計の小型化を制限する。現在,クロストーク問題を解決する主な方法は,接地面管理,配線間の間隔,リードインダクタンスの減少である。リターン損失を低減する主な方法はインピーダンス整合である。この方法は,特に絶縁性材料の効果的な管理と,信号線と接地線の分離,特に信号線と接地の間の状態ジャンプを伴う。

相互接続点が回路連鎖の弱いリンクであるので、相互接続点の電磁的性質はRF設計のエンジニアリング設計に直面する主な問題である。各配線ポイントを調査し,既存の問題を解決する必要がある。回路基板システムの相互接続は、チップツーサーキットボード、PCBの相互接続およびPCBおよび外部デバイス間のシグナル入出力を含む。


チップとPCBの相互接続

Pentium IVおよび多数の入出力接続点を含む高速チップが利用可能である。チップ自体に関しては、その性能は信頼性が高く、処理速度は1 GHzに達している。近いGHzの相互接続セミナーで、刺激的なことは、I / Oの増加している数と頻度に対処する方法が広く知られているということです。チップとPCBとの間の相互接続の主な問題は、配線密度が高すぎると、配線密度の成長を制限する要因となるPCB材料の基本構造につながる。チップ内のローカル無線送信機を隣接回路基板にデータを伝送するために使用した,革新的解決策を提案した。この方式が有効か否かにかかわらず、参加者は非常に明確である。高周波用途では、IC設計技術はPCB設計技術から遠い。

PCBの相互接続

高周波PCB設計の技術と方法は以下の通りである。

バック損失を低減するために伝送路の角に1度45°の角度を採用する

(2)絶縁耐圧値を厳密に制御した高レベルの絶縁回路基板を採用する。この方法は,絶縁材料と隣接配線との間の電磁界の効果的な管理に資する。

3 .高精度エッチングのためのPCB設計仕様の改善+/−0007インチの総線幅誤差の指定、アンダーカット及び配線形状の管理、配線側壁のメッキ条件の指定を考える。マイクロ波周波数に関連した表皮効果の問題を解決し,これらの仕様を実現するためには,配線(ワイヤ)形状と被覆面の総合管理が重要である。

(4)突出したリードはタップインダクタンスを有し、リード線を有する部品は避けられる。高周波環境で表面実装部品を使用してください。

(5)信号ビアについては、ビアにおけるリードインダクタンスにつながるので、高感度基板上のビア加工(PTH)プロセスを使用することを避ける。例えば、層1〜3を接続するために20層基板上のビアを使用すると、リードインダクタンスは層4〜19に影響を与える。

6 .豊富なグランドプレーンを提供する。これらの接地層を接続して回路基板上の3次元電磁場の影響を防止するために、成形孔を使用する。

(7)無電解ニッケルめっき又は金浸漬工程を選択し、電気メッキには使用しない。この電気メッキ面は、高周波電流に対してより優れた表皮効果をもたらすことができる(図2)。加えて、この非常に溶接可能なコーティングは、より少ないリードを必要とします。

ソルダーレジスト層は、はんだペーストの流れを防止することができる。しかし,厚さの不確実性と絶縁性能の不確実性のため,全板表面はソルダーレジスト材料で覆われ,マイクロストリップ設計における電磁エネルギーの大きな変化につながる。ソルダーレジスト層としてソルダーダムが一般的である。


これらの方法に精通していない場合は、軍事マイクロ波回路基板設計に従事している経験豊富なデザインエンジニアに相談することができます。また、それらを使用すると、余裕がある価格範囲を議論することができます。例えば、銅裏打ちコプレーナマイクロストリップ設計を使用することは、ストリップライン設計よりも経済的である。あなたはそれらをより良い提案を得るために議論することができます。当社のエンジニアは、コストについて考えて使用することはできませんが、彼らの提案も非常に有用です。現在、我々はRF効果に慣れていない若いエンジニアを訓練するために最善を尽くしなければなりません、そして、それは長期的な仕事であるでしょう。

加えて、RF効果処理能力を有するコンピュータ・タイプを改良することのような他の解を、使うことができる。


外部デバイスとの相互接続

これは、ボード上のすべての信号管理の問題を解決し、様々な離散コンポーネントの相互接続について考えられる。それでは、どのように回路基板からの接続の問題を解決するためには、リモートデバイスを接続するワイヤ?同軸ケーブル技術の革新者であるトロンピーター電子はこの問題を解決するために取り組んでおり、重要な進歩を遂げている(図3)。さらに、以下の図4に示される電磁界を見てください。この場合,マイクロストリップから同軸ケーブルへの変換を管理する。同軸ケーブルでは、接地線層はリングインターリーブされ、均一に間隔を置いている。マイクロストリップでは、接地面はアクティブラインの下にある。これは、設計において理解され、予測され、考慮される必要があるいくつかのエッジ効果を導入する。もちろん、この不一致はまた、バック損失につながる。雑音と信号干渉を避けるためにこの不整合を低減しなければならない。


The management of impedance problem in circuit board is not a negligible デザイン problem. 回路基板の表面からインピーダンスが始まる, それから、それからコネクタにハンダ・ジョイントを通過して、同軸ケーブル22で終わる. インピーダンスは周波数によって変化するので, 周波数が高い, インピーダンスを管理するのは難しい. ブロードバンドで信号を伝送するためにより高い周波数を使用するという問題は PCB設計.