Kiçik ölçü və ölçü səbəbindən, böyüyən köhnəlmiş iot bazarı üçün demək olar ki, mövcud çap edici lövhə standartları yoxdur. Bu standartlar çıxmazdan əvvəl, təyyarənin səviyyəsində inkişafda öyrənilən bilik və istehsal təcrübəsinə güvənməli olduq və onları unikal ortaya çıxan problemlərə necə tətbiq edəcəyini düşünməliyik. Xüsusi diqqətimizi tələb edən üç sahə var. Bunlar: dövrə lövhəsi səthi materialları, RF / mikrodalğalı dizayn və RF ötürmə xətləri.

Pcb materialı

"PCB" ümumiyyətlə, lifli gücləndirilmiş epoksi (FR4), poliyimid və ya rogers materiallarından və ya digər laminat materiallarından hazırlana bilən laminatlardan ibarətdir. Fərqli təbəqələr arasındakı izolyasiya materialı bir prepreg adlanır.

Geyilə bilən qurğular yüksək etibarlılıq tələb edir, buna görə PCB dizaynerləri FR4-dən (ən sərfəli PCB istehsalat materialı) və ya daha inkişaf etmiş və daha bahalı materiallardan istifadə etmək seçimi ilə qarşılaşdıqda, bu problem olacaq.

Geyilə bilən PCB tətbiqləri yüksək sürətli, yüksək tezlikli materiallar tələb edirsə, FR4 ən yaxşı seçim olmaya bilər. FR4-nin dielektrik sabiti (DK) 4.5, daha inkişaf etmiş Rogers 4003 seriyalı materialın dielektrik sabiti 3,55 və qardaş seriyası Rogers 4350-nin dielektrik sabiti 3.66-dır.

"Laminatın dielektrik sabiti, vakuumdakı dirijorlar arasında laminat və ya enerjiyə yaxın bir cüt dirijorun arasındakı bir cüt dirijorun nisbətinə və ya enerjiyə nisbətinə aiddir. Yüksək tezliklərdə kiçik bir itkiyə sahibdir.

Normal şəraitdə, köhnəlmiş qurğular üçün PCB təbəqələrinin sayı 4-dən 8 qatdan ibarətdir. Qatanın inşası prinsipi budur ki, 8 qatlı bir PCB varsa, kifayət qədər torpaq və güc təbəqələri və sendviç məftil təbəqəsi təmin edə bilməlidir. Bu şəkildə crosstalk-dəki ripple effekti minimum və elektromaqnit müdaxiləsi (EMI) qədər saxlanıla bilər (EMI) əhəmiyyətli dərəcədə azaldıla bilər.

Dövrə board layout dizayn mərhələsində, layout planı ümumiyyətlə güc paylama qatına yaxın böyük bir yer qatını yerləşdirməkdir. Bu, çox aşağı ripple effekti meydana gətirə bilər və sistem səs-küyü də demək olar ki, sıfıra qədər azaldıla bilər. Bu, radio tezliyi alt sistemi üçün xüsusilə vacibdir.

Rogers materialı ilə müqayisədə, FR4, xüsusilə yüksək tezlikdə daha yüksək dağılma amili (DF) var. Daha yüksək performanslı FR4 laminatları üçün DF dəyəri təxminən 0.002-dir, bu da adi FR4-dən daha yaxşıdır. Ancaq Rogers yığını yalnız 0.001 və ya daha azdır. FR4 material yüksək tezlikli tətbiqlər üçün istifadə edildikdə, taxma itkisində əhəmiyyətli bir fərq olacaq. Taxma itkisi, FR4, Rogers və ya digər materiallardan istifadə edərkən A nöqtəsindən B nöqtəsindən B nöqtəsinə qədər siqnalın güc itkisi olaraq təyin olunur.

Problemlər yaradın

Geyilə bilən PCB, daha sərt maneə nəzarəti tələb edir. Bu, köhnəlmiş qurğular üçün vacib bir amildir. Empedance uyğunluğu daha təmiz siqnal ötürücü istehsal edə bilər. Bundan əvvəl, izlər daşıyan siqnal üçün standart tolerantlıq ± 10% idi. Bu göstərici bugünkü yüksək tezlikli və yüksək sürətli sxemlər üçün açıq şəkildə kifayət qədər yaxşı deyil. Cari tələb ± 7%, bəzi hallarda hətta 5% və ya daha azdır. Bu parametr və digər dəyişənlər bu köhnəlmiş PCB-nin istehsalına ciddi təsir göstərə bilər, bununla da onları istehsal edə biləcək müəssisələrin sayını məhdudlaşdırır.

Rogers UHF materiallarından hazırlanan laminatın dielektrik davamlı tolerantlığı ümumiyyətlə ± 2% -də saxlanılır və bəzi məhsullar hətta ± 1% -ə çata bilər. Bunun əksinə olaraq, FR4 laminatının dielektrik davamlı tolerantlığı 10% qədər yüksəkdir. Buna görə, bu iki materialın Rogers'in taxma itkisinin xüsusilə aşağı olduğu aşkar edilə bilər. Ənənəvi FR4 materialları ilə müqayisədə, Rogers yığınının ötürmə itkisi və taxma itkisi yarı aşağıdır.

Əksər hallarda, dəyəri ən vacibdir. Bununla birlikdə, Rogers, məqbul qiymət nöqtəsində nisbətən aşağı dərəcədə yüksək dərəcədə yüksək səviyyədə laminat performansını təmin edə bilər. Kommersiya tətbiqləri üçün Rogers, rogers materialından istifadə edən bəzi təbəqələr və digər təbəqələrdən istifadə edən bəzi təbəqələr olan bir hibrid PCB-yə hibrid PCB-də edilə bilər.

Rogers yığını seçərkən, tezliyi əsas baxışdır. Tezlik 500MHz-dən çox olduqda, PCB dizaynerləri, xüsusən də RF / mikrodalğalı sxemlər üçün Rogers materiallarını seçməyə meyllidirlər, çünki bu materiallar yuxarı izlər impedane tərəfindən ciddi şəkildə idarə edildikdə daha yüksək performans təmin edə bilər.

FR4 materialı ilə müqayisədə, Rogers materialı da aşağı dielektrik itkisi təmin edə bilər və onun dielektrik sabiti geniş tezlik diapazonunda sabitdir. Bundan əlavə, Rogers materialı yüksək tezlikli əməliyyatla tələb olunan ideal aşağı giriş itkisini təmin edə bilər.

Rogers 4000 seriyalı materialların istilik genişləndirilməsi (CTE) əmsalı əla ölçülü sabitliyə malikdir. Bu, FR4 ilə müqayisədə, PCB soyuq, isti və çox isti əks etdirən dövrlərdə, dövriyyə lövhəsinin istilik genişlənməsi və daralması daha yüksək tezlik və daha yüksək temperatur dövründə sabit bir şəkildə saxlanıla bilər.

Qarışıq yığma vəziyyətində, Rogers və yüksək effektiv FR4-ni bir-birinə qarışdırmaq üçün ümumi istehsal prosesi texnologiyasından istifadə etmək asandır, buna görə də yüksək istehsal məhsulu nisbətən asandır. Rogers yığını hazırlıq prosesi ilə xüsusi tələb etmir.

Ümumi FR4 çox etibarlı elektrik performansına nail ola bilməz, lakin yüksək effektivli FR4 materialları, daha yüksək TG, hələ nisbətən ucuz qiymətə, sadə bir şəkildə tətbiqetmələrdə, mürəkkəb mikrodalğalı tətbiqlərə qədər geniş tətbiqlərdə istifadə edilə bilər.

RF / mikrodalğalı dizayn mülahizələri

Portativ texnologiya və bluetooth, köhnəlmiş cihazlarda RF / mikrodalğalı tətbiqlər üçün yol açdı. Bugünkü tezlik diapazonu getdikcə dinamikləşir. Bir neçə il əvvəl, çox yüksək tezlik (VHF) 2GHz ~ 3GHz olaraq təyin olundu. Ancaq indi 10GHz-dən 25GHz-ə qədər olan ultra yüksək tezliyi (UHF) tətbiqetmələrini görə bilərik.

Buna görə də, yazılan PCB üçün, RF hissəsi məftil məsələlərinə daha çox diqqət tələb edir və siqnallar ayrıca ayrılmalıdır və yüksək tezlikli siqnallar yaradan izlər yerdən uzaq olmalıdır. Digər mülahizələrə aşağıdakılar daxildir: Bypass filtrinin təmin edilməsi, adekvat bir şikayətçi kondansatörləri, yerləşdirilməsi və ötürmə xəttinin və daşınma xəttinin demək olar ki, bərabər olması üçün.

Bypass Filter səs-küy məzmununun və crosstalkın ripple təsirini yatıra bilər. DecoUpling kondansatörləri güc siqnalları daşıyan cihaz sancaqlarına yaxın yerləşdirilməlidir.

Yüksək sürətli ötürmə xətləri və siqnal sxemləri səs-küy siqnalları tərəfindən yaradılan Jitter'i hamarlaşdırmaq üçün güc qatının siqnalları arasında yerləşdirilməlidir. Daha yüksək siqnal sürətində, kiçik empedans uyğunsuzluqları balanssız ötürmə və siqnalların qəbuluna səbəb olacaq, nəticədə təhrif nəticəsində. Buna görə radio tezlik siqnalı ilə əlaqəli empedane uyğun probleminə xüsusi diqqət yetirilməlidir, çünki radio tezlik siqnalı yüksək sürətlə və xüsusi bir tolerantlığa malikdir.

RF ötürmə xətləri, RF siqnallarını müəyyən bir IC substratından PCB-ə ötürmək üçün idarə olunan empedance tələb edir. Bu ötürücü xətlər xarici təbəqədə, üst qat və alt qatda həyata keçirilə bilər və ya orta təbəqədə dizayn edilə bilər.

PCB RF Dizayn Layihəsi zamanı istifadə olunan metodlar microstrip xətti, üzən zolaq xətti, coplanar dalğa və ya torpaqlama. MicroStrip xətti sabit bir metal və ya iz və yerin və yerin təyyarəsinin və ya yerin altındakı torpaq təyyarəsinin bir hissəsindən ibarətdir. Ümumi microStrip xətti quruluşundakı xarakterik empedant 50º-dən 75-ə qədər dəyişir.

Üzən zolaq xətti məftil və səs-küy yatırımının başqa bir üsuludur. Bu xətt daxili təbəqədə sabit enli naqillərdən və mərkəz dirijorun üstündəki və altındakı böyük bir torpaq təyyarəsindən ibarətdir. Torpaq təyyarəsi güc təyyarəsi arasında sendviçdir, buna görə çox təsirli bir zəmin effekti verə bilər. Bu, köhnəlmiş PCB RF siqnal məftilləri üçün üstünlük verilən üsuldur.

Coplanar WaveGuide, RF dövrə yaxınlığında və yaxınlaşmağın lazım olan dövrə yaxınlığında daha yaxşı təcrid oluna bilər. Bu vasitə hər iki tərəfdə və ya aşağıda mərkəzi bir dirijor və yer planlarından ibarətdir. Radio Tezlik siqnallarını ötürməyin ən yaxşı yolu zolaq xətlərini və ya coplanar dalğagidlərini dayandırmaqdır. Bu iki üsul siqnal və RF izləri arasında daha yaxşı təcrid oluna bilər.

Koplanar WaveGuide'nin hər iki tərəfində qondarma "hasardan" istifadə etmək tövsiyə olunur. Bu üsul Mərkəz dirijorunun hər bir metal torpaq təyyarəsində bir sıra torpaq vias təmin edə bilər. Ortada baş verən əsas iz hər tərəfdə çitlər var, beləliklə aşağıda geri dönüş cərəyanına qısa yol təqdim edir. Bu üsul RF siqnalının yüksək ripple effekti ilə əlaqəli səs-küy səviyyəsini azalda bilər. Dielektrik Daimi 4.5-in Dielektrik Daimi, prepreg-in fr4 materialı ilə eyni olaraq qalır, prepreg-dən microtrip, striplin və ya ofset striplinin dielektrik sabitliyi isə 3,8 ilə 3.9-a qədərdir.

Torpaq təyyarəsindən istifadə edən bəzi cihazlarda, kor vias güc kondensatorunun təsdiqlənməsini yaxşılaşdırmaq və cihazdan yerə bir şunt yolunu təmin etmək üçün istifadə edilə bilər. Torpağa şunt yolu, bu qədər uzunluğu qısalda bilər. Bu, iki məqsədə nail ola bilər: yalnız bir şunt və ya torpaq yaratmırsan, həm də vacib bir RF dizayn amili olan kiçik ərazilərlə cihazların ötürmə məsafəsini də azaldır.