Pro la eta grandeco kaj grandeco, preskaŭ ne ekzistas ekzistantaj presitaj cirkvitaj normoj por la kreskanta portebla IoT-merkato. Antaŭ ol ĉi tiuj normoj aperis, ni devis fidi la scion kaj produktadsperton lernitan en estrarnivela evoluo kaj pensi pri kiel apliki ilin al unikaj emerĝantaj defioj. Estas tri areoj, kiuj postulas nian specialan atenton. Ili estas: cirkvittabulo surfacmaterialoj, RF/mikroonda dezajno kaj RF-transsendolinioj.

PCB-materialo

"PCB" ĝenerale konsistas el lamenaĵoj, kiuj povas esti faritaj el fibro-plifortigita epoksio (FR4), poliimida aŭ Rogers-materialoj aŭ aliaj lamenaj materialoj. La izola materialo inter la malsamaj tavoloj estas nomita prepreg.

Porteblaj aparatoj postulas altan fidindecon, do kiam PCB-dizajnistoj alfrontas la elekton de uzado de FR4 (la plej kostefika PCB-fabrika materialo) aŭ pli altnivelaj kaj pli multekostaj materialoj, tio fariĝos problemo.

Se porteblaj PCB-aplikoj postulas alt-rapidajn, altfrekvencajn materialojn, FR4 eble ne estas la plej bona elekto. La dielektrika konstanto (Dk) de FR4 estas 4.5, la dielektrika konstanto de la pli progresinta Rogers 4003 seria materialo estas 3.55, kaj la dielektrika konstanto de la frata serio Rogers 4350 estas 3.66.

"La dielektrika konstanto de lamenaĵo rilatas al la rilatumo de la kapacitanco aŭ energio inter paro da direktistoj proksime de la lamenaĵo al la kapacitanco aŭ energio inter la paro de direktistoj en vakuo. Ĉe altaj frekvencoj, plej bone estas havi malgrandan perdon. Tial, Roger 4350 kun dielektrika konstanto de 3.66 estas pli taŭga por pli altaj frekvencaj aplikoj ol FR4 kun dielektrika konstanto de 4.5.

En normalaj cirkonstancoj, la nombro da PCB-tavoloj por porteblaj aparatoj varias de 4 ĝis 8 tavoloj. La principo de tavola konstruo estas, ke se ĝi estas 8-tavola PCB, ĝi devus povi provizi sufiĉe da grundaj kaj potencaj tavoloj kaj sandviĉi la kablatavolo. Tiamaniere, la ondeta efiko en interparolado povas esti konservita al minimumo kaj elektromagneta interfero (EMI) povas esti signife reduktita.

En la cirkvitotabulo aranĝo desegna etapo, la aranĝo plano estas ĝenerale meti grandan teran tavolon proksime al la potenco distribua tavolo. Tio povas formi tre malaltan ondetefikon, kaj la sistema bruo ankaŭ povas esti reduktita al preskaŭ nulo. Tio estas precipe grava por la radiofrekvenca subsistemo.

Kompare kun Rogers-materialo, FR4 havas pli altan disipadfaktoron (Df), precipe ĉe altfrekvenco. Por pli alta rendimento FR4-lamenaĵoj, la Df-valoro estas proksimume 0.002, kio estas grandordo pli bona ol ordinara FR4. Tamen, la stako de Rogers estas nur 0.001 aŭ malpli. Kiam FR4-materialo estas uzata por altfrekvencaj aplikoj, estos grava diferenco en enmeta perdo. Enmetperdo estas difinita kiel la potencperdo de la signalo de punkto A ĝis punkto B dum uzado de FR4, Rogers aŭ aliaj materialoj.

krei problemojn

Portebla PCB postulas pli striktan impedanckontrolon. Ĉi tio estas grava faktoro por porteblaj aparatoj. Impedancia kongruo povas produkti pli puran signaltranssendon. Antaŭe, la norma toleremo por signalo portanta spurojn estis ±10%. Ĉi tiu indikilo evidente ne sufiĉas por la hodiaŭaj altfrekvencaj kaj altrapidaj cirkvitoj. La nuna postulo estas ±7%, kaj en iuj kazoj eĉ ±5% aŭ malpli. Ĉi tiu parametro kaj aliaj variabloj serioze influos la fabrikadon de ĉi tiuj porteblaj PCB-oj kun precipe strikta impedanca kontrolo, tiel limigante la nombron da entreprenoj, kiuj povas produkti ilin.

La dielektrika konstanta toleremo de la laminato farita el Rogers UHF-materialoj estas ĝenerale konservita ĉe ±2%, kaj iuj produktoj eĉ povas atingi ±1%. En kontrasto, la dielektrika konstanta toleremo de la FR4-lamenaĵo estas same alta kiel 10%. Tial, komparu Ĉi tiuj du materialoj povas esti trovita ke la enmetperdo de Rogers estas precipe malalta. Kompare kun tradiciaj FR4-materialoj, la dissendperdo kaj enmetperdo de la Rogers-stako estas duone pli malaltaj.

Plejofte, kosto estas la plej grava. Tamen, Rogers povas disponigi relative malalt-perdan altfrekvencan lamenan agadon ĉe akceptebla prezpunkto. Por komercaj aplikoj, Rogers povas esti transformita en hibridan PCB kun epoksi-bazita FR4, kelkaj tavoloj de kiuj uzas Rogers-materialon, kaj aliaj tavoloj uzas FR4.

Elektante Rogers-stakon, frekvenco estas la ĉefa konsidero. Kiam la frekvenco superas 500MHz, PCB-dizajnistoj emas elekti Rogers-materialojn, precipe por RF/mikroondaj cirkvitoj, ĉar ĉi tiuj materialoj povas disponigi pli altan rendimenton kiam la supraj spuroj estas strikte kontrolitaj per impedanco.

Kompare kun FR4-materialo, Rogers-materialo ankaŭ povas provizi pli malaltan dielektrikan perdon, kaj ĝia dielektrika konstanto estas stabila en larĝa frekvenca gamo. Krome, Rogers-materialo povas provizi la idealan malaltan enmeton perdan agadon postulitan de altfrekvenca operacio.

La koeficiento de termika ekspansio (CTE) de materialoj de la serio Rogers 4000 havas bonegan dimensian stabilecon. Ĉi tio signifas, ke kompare kun FR4, kiam la PCB spertas malvarmajn, varmajn kaj tre varmajn refluajn lutajn ciklojn, la termika ekspansio kaj kuntiriĝo de la cirkvito povas esti konservitaj ĉe stabila limo sub pli alta ofteco kaj pli altaj temperaturcikloj.

En la kazo de miksita stakiĝo, estas facile uzi komunan produktadprocezan teknologion por miksi Rogers kaj alt-efikecan FR4 kune, do estas relative facile atingi altan fabrikadon. La Rogers-stako ne postulas specialan per preparprocezo.

Ofta FR4 ne povas atingi tre fidindan elektran rendimenton, sed alt-efikecaj FR4-materialoj havas bonajn fidindecajn trajtojn, kiel pli altan Tg, ankoraŭ relative malaltan koston, kaj povas esti uzataj en ampleksa gamo de aplikoj, de simpla aŭddezajno ĝis Kompleksaj mikroondaj aplikoj. .

Konsideroj pri dezajno de RF/Mikroondaj

Portebla teknologio kaj Bluetooth pavimis la vojon por RF/mikroondaj aplikoj en porteblaj aparatoj. La hodiaŭa frekvenca gamo fariĝas pli kaj pli dinamika. Antaŭ kelkaj jaroj, tre altfrekvenco (VHF) estis difinita kiel 2GHz~3GHz. Sed nun ni povas vidi ultra-altfrekvencajn (UHF) aplikojn intervalantajn de 10GHz ĝis 25GHz.

Sekve, por la portebla PCB, la RF-parto postulas pli da atento al la kablaj aferoj, kaj la signaloj devas esti apartigitaj, kaj la spuroj, kiuj generas altfrekvencajn signalojn, devas esti konservitaj for de la grundo. Aliaj konsideroj inkludas: disponigado de pretervojo-filtrilo, adekvataj malkunligaj kondensiloj, surgrundiĝado, kaj dizajni la transmisilinion kaj revenlinion por esti preskaŭ egalaj.

Preterpasa filtrilo povas subpremi la ondan efikon de brua enhavo kaj interkruciĝo. Malkunligaj kondensiloj devas esti metitaj pli proksime al la aparato-stiftoj portantaj potencajn signalojn.

Altrapidaj transmisilinioj kaj signalcirkvitoj postulas grundan tavolon esti metita inter la potencaj tavolsignaloj por glatigi la tremiĝon generitan per brusignaloj. Ĉe pli altaj signalrapidecoj, malgrandaj impedancaj misagordoj kaŭzos malekvilibran dissendon kaj ricevadon de signaloj, rezultigante misprezenton. Tial, speciala atento devas esti pagita al la impedanca kongrua problemo rilata al la radiofrekvenca signalo, ĉar la radiofrekvenca signalo havas altan rapidon kaj specialan toleremon.

RF dissendlinioj postulas kontrolitan impedancon por elsendi RF-signalojn de specifa IC-substrato ĝis la PCB. Tiuj transmisilinioj povas esti efektivigitaj sur la ekstera tavolo, supra tavolo, kaj malsupra tavolo, aŭ povas esti dizajnitaj en la meza tavolo.

La metodoj uzataj dum PCB RF-dezajna aranĝo estas mikrostriplinio, flosanta strilinio, koplanara ondgvidilo aŭ surteriĝo. La mikrostria linio konsistas el fiksa longo de metalo aŭ spuroj kaj la tuta grunda ebeno aŭ parto de la grunda ebeno rekte sub ĝi. La karakteriza impedanco en la ĝenerala mikrostria liniostrukturo varias de 50Ω ĝis 75Ω.

Flosiga striplinio estas alia metodo de drataro kaj bruosubpremado. Ĉi tiu linio konsistas el fiks-larĝa drataro sur la interna tavolo kaj granda grunda ebeno super kaj sub la centra direktisto. La grundaviadilo estas krampita inter la potenca aviadilo, do ĝi povas disponigi tre efikan surgrundigan efikon. Ĉi tiu estas la preferata metodo por portebla PCB-RF-signa drataro.

Koplana ondgvidilo povas disponigi pli bonan izolitecon proksime de la RF-cirkvito kaj la cirkvito kiu devas esti direktita pli proksime. Ĉi tiu medio konsistas el centra konduktoro kaj grundaj aviadiloj ambaŭflanke aŭ malsupre. La plej bona maniero elsendi radiofrekvencsignalojn estas suspendi striliniojn aŭ koplanajn ondgvidilojn. Ĉi tiuj du metodoj povas disponigi pli bonan izolitecon inter la signalo kaj RF-spuroj.

Oni rekomendas uzi la tiel nomatan "tra barilo" ambaŭflanke de la koplana ondgvidilo. Tiu metodo povas disponigi vicon de grundaj vojoj sur ĉiu metala grundaviadilo de la centra direktisto. La ĉefspuro kuranta en la mezo havas barilojn sur ĉiu flanko, tiel disponigante ŝparvojon por la revenfluo al la grundo malsupre. Ĉi tiu metodo povas redukti la bruan nivelon asociitan kun la alta ondeta efiko de la RF-signalo. La dielektrika konstanto de 4.5 restas la sama kiel la FR4-materialo de la prepreg, dum la dielektrika konstanto de la prepreg - de mikrostrio, striplinio aŭ ofseta stripline - estas proksimume 3,8 ĝis 3,9.

En kelkaj aparatoj kiuj uzas grundaviadilon, blindaj vias povas esti uzitaj por plibonigi la malkunligan efikecon de la potenckondensilo kaj disponigi ŝuntvojon de la aparato ĝis la grundo. La ŝuntvojo al la grundo povas mallongigi la longon de la tra. Ĉi tio povas atingi du celojn: vi ne nur kreas ŝunton aŭ grundon, sed ankaŭ reduktas la transdonon de aparatoj kun malgrandaj areoj, kio estas grava RF-dezajna faktoro.