Teknik PCB - Prinsip reka sirkuit frekuensi tinggi dan PCB frekuensi tinggi

Prinsip reka bentuk PCB melibatkan banyak aspek, termasuk prinsip asas, anti-gangguan, keserasian elektromagnetik, perlindungan keselamatan, dll. Khususnya, pembangunan litar frekuensi tinggi (terutamanya dalam PCB frekuensi tinggi) membawa kepada kekurangan konsep yang berkaitan dalam PCB frekuensi tinggi. Ramai orang masih tinggal berdasarkan "menyambungkan prinsip elektrik dengan konduktor untuk memainkan peranan yang telah ditentukan", dan bahkan berfikir bahawa "reka bentuk PCB tergolong kepada pertimbangan struktur, proses dan meningkatkan kecekapan pengeluaran". Ramai jurutera RF tidak sepenuhnya menyedari bahawa pautan ini harus menjadi tumpuan khas keseluruhan kerja reka bentuk dalam reka bentuk RF, dan mereka silap membelanjakan tenaga mereka untuk memilih komponen berprestasi tinggi, yang mengakibatkan peningkatan kos yang tajam tetapi sedikit peningkatan prestasi.

Secara khususnya, litar digital bergantung pada anti-gangguan, pengesan dan perbaikan ralat yang kuat, dan boleh secara arbitrari membina berbagai pautan cerdas untuk memastikan fungsi normal litar. Sirkuit aplikasi digital biasa dengan konfigurasi tambahan tinggi bagi pautan "pastikan normal" adalah jelas ukuran tanpa konsep produk. Tetapi sering dalam pautan "tidak bernilai",tetapi membawa kepada seri masalah produk. Alasan adalah bahawa pautan fungsional jenis ini yang tidak layak membangun jaminan kepercayaan dari perspektif teknik produk seharusnya berdasarkan mekanisme kerja sirkuit digital sendiri, yang hanya struktur yang salah dalam desain sirkuit (termasuk desain PCB), yang membawa sirkuit dalam keadaan tidak stabil. Keadaan tidak stabil jenis ini adalah aplikasi as as di bawah konsep yang sama dengan masalah yang sama dengan PCB frekuensi tinggi.

frekuensi tinggi PCB

Dalam litar digital, terdapat tiga aspek yang patut diambil serius

(1) Isyarat digital itu sendiri milik isyarat spektrum luas. Menurut hasil fungsi Fourier, ia mengandungi komponen frekuensi tinggi yang kaya, jadi komponen frekuensi tinggi isyarat digital dipertimbangkan sepenuhnya dalam reka bentuk IC Digital. Walau bagaimanapun, selain IC digital, jika kawasan peralihan isyarat dalam dan antara setiap pautan fungsi adalah sewenang-wenang, ia akan membawa kepada satu siri masalah. Terutamanya dalam aplikasi campuran litar digital, analog dan frekuensi tinggi.

(2) Semua jenis reka bentuk kebolehpercayaan dalam aplikasi litar digital berkaitan dengan keperluan kebolehpercayaan dan keperluan kejuruteraan produk litar dalam aplikasi praktikal, jadi mustahil untuk menambah pelbagai bahagian "jaminan" kos tinggi kepada litar yang memenuhi keperluan oleh reka bentuk konvensional.

(3) Kadar kerja sirkuit digital bergerak menuju frekuensi tinggi dengan pembangunan yang belum terdahulu (contohnya, frekuensi utama CPU telah mencapai 1.7GHz jauh diluar had bawah band mikrogelombang). Walaupun fungsi jaminan kepercayaan peranti berkaitan juga disegerakkan, ia berdasarkan ciri-ciri isyarat luar dalaman dan tipis peranti.

Untuk litar frekuensi tinggi tahap gelombang mikro, setiap garis strip yang sepadan pada PCB membentuk garis strip mikro (jenis asimetrik) dengan plat grounding. Untuk PCB dengan lebih daripada dua lapisan, ia boleh membentuk garis mikrostrip dan garis strip (garis penghantaran mikrostrip simetri). Garis mikrostrip yang berbeza (PCB sisi ganda) atau garis strip (PCB pelbagai lapisan) membentuk garis mikrostrip gandungan satu sama lain, dengan itu membentuk pelbagai rangkaian empat port yang kompleks, dengan itu membentuk pelbagai ciri-ciri litar tahap gelombang mikro PCB.

Ia boleh dilihat bahawa teori garis penghantaran microstrip adalah asas reka bentuk PCB litar frekuensi tinggi gelombang mikro.

Untuk reka bentuk rf-pcb di atas 800MHz, reka bentuk rangkaian PCB berhampiran antena harus mengikuti sepenuhnya teori microstrip (dan bukannya hanya menggunakan konsep microstrip sebagai alat untuk meningkatkan prestasi peranti parameter kumpulan). Semakin tinggi frekuensi, semakin signifikan kepentingan panduan teori mikrostrip.

Untuk parameter yang dikumpulkan dan parameter yang diedarkan litar, semakin rendah frekuensi kerja, semakin lemah ciri-ciri fungsi parameter yang diedarkan, tetapi parameter yang diedarkan sentiasa wujud. Tiada garis perbezaan yang jelas sama ada untuk mempertimbangkan pengaruh parameter yang diedarkan pada ciri-ciri litar. Oleh itu, penubuhan konsep microstrip juga penting untuk reka bentuk PCB litar digital dan litar frekuensi pertengahan relatif.

Asas dan konsep teori microstrip dan konsep reka bentuk litar RF tahap gelombang mikro dan PCB sebenarnya adalah aspek aplikasi teori garis penghantaran ganda gelombang mikro. Untuk pendawaian rf-pcb, setiap barisan isyarat bersebelahan (termasuk bersebelahan dalam pesawat yang berbeza) mempunyai ciri-ciri mengikut prinsip asas dua barisan (yang berikut akan dijelaskan dengan jelas).

Walaupun litar RF gelombang mikro biasa dilengkapi dengan plat tanah di satu sisi, yang menjadikan garis penghantaran isyarat gelombang mikro di atasnya cenderung menjadi rangkaian empat port yang kompleks, dengan itu secara langsung mengikuti teori strip mikro yang digabungkan, asasnya masih teori dua wayar. Oleh itu, dalam amalan reka bentuk, teori garis ganda mempunyai kepentingan bimbingan yang lebih luas.

Secara umumnya, untuk litar gelombang mikro, teori strip mikro mempunyai kepentingan bimbingan kuantitatif, yang tergolong dalam aplikasi khusus teori dua baris, manakala teori dua wayar mempunyai kepentingan bimbingan kualitatif yang lebih luas.

Ia patut disebutkan bahawa semua konsep yang diberikan oleh teori dua wayar, di permukaan, nampaknya tidak mempunyai hubungan dengan kerja reka bentuk sebenar (terutamanya litar digital dan litar frekuensi rendah), tetapi mereka sebenarnya adalah ilusi. Teori dua wayar boleh membimbing semua masalah konseptual dalam reka bentuk litar elektronik, terutamanya dalam reka bentuk litar PCB.

Walaupun teori garis ganda ditubuhkan pada premis litar frekuensi tinggi gelombang mikro, ia hanya kerana pengaruh parameter yang diedarkan dalam litar frekuensi tinggi bahawa kepentingan bimbingan sangat menonjol. Dalam litar frekuensi digital atau sederhana dan rendah, berbanding dengan komponen parameter yang dikumpulkan, parameter yang diedarkan boleh diabaikan, dan konsep teori dua wayar menjadi kabur.

Walau bagaimanapun, bagaimana untuk membezakan antara litar frekuensi tinggi dan litar frekuensi rendah sering diabaikan dalam amalan reka bentuk. Apakah jenis logik digital umum atau litar denyut nadi milik? Jelas, litar frekuensi rendah dan litar frekuensi rendah sederhana dengan komponen bukan linear boleh dengan mudah mencerminkan beberapa ciri-ciri frekuensi tinggi sebaik sahaja beberapa keadaan sensitif berubah. Kekerapan utama CPU telah mencapai 1.7GHz, yang jauh melebihi had bawah frekuensi gelombang mikro, tetapi ia masih litar digital. Oleh kerana ketidakpastian ini, reka bentuk PCB sangat penting.

Dalam banyak kes, komponen pasif dalam sirkuit boleh sama dengan garis transmisi atau garis microstrip spesifikasi khusus, dan boleh dijelaskan oleh teori garis transmisi ganda dan parameter berkaitan dengannya.

Dalam satu perkataan, ia boleh dianggap bahawa teori garis pemindahan ganda dilahirkan berdasarkan sintesis ciri-ciri semua litar elektronik. Oleh itu, secara ketat, jika konsep yang terkandung dalam teori garis transmisi dua dianggap sebagai prinsip dalam setiap pautan praktek desain, maka sirkuit PCB yang sepadan akan menghadapi beberapa masalah (tidak kira apa syarat kerja sirkuit dilaksanakan).