Pro la malgranda 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 fabrikan sperton lernitan en estraro-nivelo-disvolviĝo kaj pensi pri kiel apliki ilin al unikaj emerĝaj defioj. Estas tri areoj, kiuj postulas nian specialan atenton. Ili estas: cirkvitaj tabulaj surfacaj materialoj, RF/mikroonda dezajno kaj RF -transdonaj linioj.

PCB -Materialo

"PCB" ĝenerale konsistas el lamenoj, kiuj povas esti faritaj el fibro-plifortigitaj epoksio (FR4), materialoj de polimido aŭ Rogers aŭ aliaj lamenaj materialoj. La izolanta materialo inter la diversaj tavoloj estas nomata prepreg.

Porteblaj aparatoj postulas altan fidindecon, do kiam PCB-projektistoj alfrontas la elekton uzi FR4 (la plej kostefika PCB-fabrikada materialo) aŭ pli progresintaj kaj pli multekostaj materialoj, ĉi tio fariĝos problemo.

Se porteblaj PCB-aplikoj postulas altrapidajn, altrapidajn materialojn, FR4 eble ne estas la plej bona elekto. La dielektra konstanto (DK) de FR4 estas 4,5, la dielektra konstanto de la pli progresinta Rogers 4003 -serio -materialo estas 3,55, kaj la dielektra konstanto de la frataj serioj Rogers 4350 estas 3.66.

"La dielektra konstanto de lameno rilatas al la rilatumo de la kapacitanco aŭ energio inter paro de ŝoforoj proksime al la lamenado al la kapacitanco aŭ energio inter la paro de ŝoforoj en vakuo. Ĉe altaj frekvencoj, plej bone havas malgrandan perdon.

En normalaj cirkonstancoj, la nombro de PCB -tavoloj por porteblaj aparatoj iras de 4 ĝis 8 tavoloj. La principo de tavolo-konstruado estas, ke se ĝi estas 8-tavola PCB, ĝi devus povi provizi sufiĉe da tero kaj potencaj tavoloj kaj sandviĉi la kablan tavolon. Tiamaniere, la ripple -efiko en Crosstalk povas esti konservita ĝis minimuma kaj elektromagneta interfero (EMI) povas esti signife reduktita.

En la cirkvit -tabula aranĝo -projekta stadio, la aranĝo -plano estas ĝenerale meti grandan grundan tavolon proksime al la potenca distribua tavolo. Ĉi tio povas formi tre malaltan ondan efikon, kaj la sistemo -bruo ankaŭ povas esti reduktita al preskaŭ nulo. Ĉi tio gravas precipe por la radiofrekvenca subsistemo.

Kompare kun Rogers -materialo, FR4 havas pli altan disipan faktoron (DF), precipe ĉe alta ofteco. Por pli altaj agoj FR4 -laminoj, la DF -valoro estas ĉirkaŭ 0,002, kio estas ordo de grando 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 signifa diferenco en enmeta perdo. Enmeta perdo estas difinita kiel la potenca perdo de la signalo de punkto A al punkto B kiam vi uzas FR4, Rogers aŭ aliajn materialojn.

krei problemojn

Portebla PCB postulas pli striktan impedancon. Ĉi tio estas grava faktoro por porteblaj aparatoj. Impedanca kongruado povas produkti pli puran signalan transdonon. Antaŭe, la norma toleremo por signalaj portantaj spuroj estis ± 10%. Ĉi tiu indikilo evidente ne sufiĉas por la hodiaŭaj frekvencaj kaj altrapidaj cirkvitoj. La nuna postulo estas ± 7%, kaj en iuj kazoj eĉ ± 5% aŭ malpli. Ĉi tiu parametro kaj aliaj variabloj grave influos la fabrikadon de ĉi tiuj porteblaj PCB -oj kun precipe strikta impedanca kontrolo, tiel limigante la nombron de kompanioj, kiuj povas fabriki ilin.

La dielektra konstanta toleremo de la lamenado farita el Rogers UHF -materialoj estas ĝenerale konservita je ± 2%, kaj iuj produktoj eĉ povas atingi ± 1%. En kontrasto, la dielektra konstanta toleremo de la FR4 -lameno estas tiel alta kiel 10%. Sekve, komparu ĉi tiujn du materialojn, ke la enmeto -perdo de Rogers estas aparte malalta. Kompare kun tradiciaj FR4 -materialoj, la transdona perdo kaj enmeta perdo de la Rogers -stako estas duone pli malaltaj.

Plejofte, kosto estas la plej grava. Tamen, Rogers povas provizi relative malalt-perdan altfrekvencan lamenan rendimenton ĉe akceptebla prezo-punkto. Por komercaj aplikoj, Rogers povas esti farita en hibridan PCB kun epoks-bazita FR4, iuj tavoloj uzas Rogers-materialon, kaj aliaj tavoloj uzas FR4.

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

Kompare kun FR4 -materialo, Rogers -materialo ankaŭ povas provizi pli malaltan dielektran perdon, kaj ĝia dielektra konstanto estas stabila en larĝa frekvenca gamo. Krome, Rogers -materialo povas provizi la idealan malaltan enmetan perdon -rendimenton postulatan de alta frekvenca operacio.

La koeficiento de termika ekspansio (CTE) de Rogers 4000 -serio -materialoj havas bonegan dimensian stabilecon. Ĉi tio signifas, ke kompare kun FR4, kiam la PCB spertas malvarmajn, varmajn kaj tre varmajn refluajn ciklojn, la termika ekspansio kaj kuntiriĝo de la cirkvit -tabulo povas esti konservataj je stabila limo sub pli alta frekvenco kaj pli altaj temperaturaj cikloj.

En la kazo de miksita stakado, estas facile uzi komunan fabrikan procezan teknologion por miksi Rogers kaj altfrekvencan FR4 kune, do estas relative facile atingi altan fabrikan rendimenton. La Rogers -stako ne bezonas specialan per prepara procezo.

Ofta FR4 ne povas atingi tre fidindan elektran rendimenton, sed altfrekvencaj FR4-materialoj havas bonajn fidindajn trajtojn, kiel pli alta TG, ankoraŭ relative malalta kosto, kaj povas esti uzata en vasta gamo de aplikoj, de simpla aŭda dezajno ĝis kompleksaj mikroondaj aplikoj.

RF/Mikroondaj Projektaj Konsideroj

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

Tial, por la portebla PCB, la RF-parto postulas pli da atento al la kabligaj problemoj, kaj la signaloj devas esti apartigitaj aparte, kaj la spuroj, kiuj generas altfrekvencajn signalojn, devas esti konservitaj for de la tero. Aliaj konsideroj inkluzivas: Provizi preterpasan filtrilon, adekvatajn interkonektajn kondensilojn, surteriĝon, kaj desegni la transdonan linion kaj revenan linion por esti preskaŭ egala.

Preterpasa filtrilo povas subpremi la ondan efikon de brua enhavo kaj interkrutejo. Decoupling -kondensiloj devas esti metitaj pli proksime al la aparataj pingloj portantaj potencajn signalojn.

Altrapidaj transmisiaj linioj kaj signalaj cirkvitoj postulas teran tavolon esti metita inter la potencaj tavolaj signaloj por glatigi la ĵetilon generitan de bruaj signaloj. Ĉe pli altaj signalaj rapidoj, malgrandaj impedancaj misfunkciadoj kaŭzos malekvilibran transdonon kaj ricevon de signaloj, rezultigante distordon. Tial oni devas doni specialan atenton al la problemo de la impedanco rilata al la radiofrekvenca signalo, ĉar la radiofrekvenca signalo havas altan rapidon kaj specialan toleron.

RF -transdonaj linioj postulas kontrolitan impedancon por transdoni RF -signalojn de specifa IC -substrato al la PCB. Ĉi tiuj transdonaj linioj povas esti efektivigitaj sur la ekstera tavolo, supra tavolo kaj malsupra tavolo, aŭ povas esti desegnitaj en la meza tavolo.

La metodoj uzataj dum PCB RF -projektado estas mikrostrip -linio, flosanta stria linio, koplanara ondo -gvidilo aŭ surteriĝo. La mikrostrip -linio konsistas el fiksa longo de metalo aŭ spuroj kaj la tuta grunda ebeno aŭ parto de la tera ebeno rekte sub ĝi. La karakteriza impedanco en la ĝenerala mikrostrip -linia strukturo iras de 50Ω ĝis 75Ω.

Flosanta strio estas alia metodo de kabligado kaj bruo -forigo. Ĉi tiu linio konsistas el fiks-larĝa kablado sur la interna tavolo kaj granda grunda ebeno super kaj sub la centra konduktilo. La tera ebeno estas sandviĉita inter la potenca ebeno, do ĝi povas provizi tre efikan surteran efikon. Ĉi tiu estas la preferata metodo por portebla PCB RF -signala kablado.

Coplanar -ondo -gvidilo povas provizi pli bonan izoladon proksime al la RF -cirkvito kaj la cirkvito, kiu devas esti enŝovita pli proksime. Ĉi tiu mediumo konsistas el centra konduktilo kaj grundaj ebenoj ambaŭflanke aŭ sube. La plej bona maniero transdoni radiofrekvencajn signalojn estas ĉesigi striajn liniojn aŭ koplanajn ondajn gvidilojn. Ĉi tiuj du metodoj povas provizi pli bonan izoladon inter la signaloj kaj RF -spuroj.

Oni rekomendas uzi la tiel nomatan "per barilo" ambaŭflanke de la koplanara ondo-gvidilo. Ĉi tiu metodo povas provizi vicon de grundaj vojoj sur ĉiu metala grunda ebeno de la centra konduktilo. La ĉefa spuro kuranta en la mezo havas barilojn ambaŭflanke, tiel provizante ŝparvojon por la revena kurento al la tero sube. Ĉi tiu metodo povas redukti la bruan nivelon asociitan kun la alta ondeto de la RF -signalo. La dielektra konstanto de 4,5 restas la sama kiel la FR4 -materialo de la prepreg, dum la dielektra konstanto de la prepreg - de mikrostrip, striplin aŭ kompensita strio - estas ĉirkaŭ 3,8 ĝis 3,9.

En iuj aparatoj, kiuj uzas grundan ebenon, blindaj vojoj povas esti uzataj por plibonigi la interkonektan agadon de la potenca kondensilo kaj provizi ŝaltilon de la aparato al la tero. La shunt -vojo al la tero povas mallongigi la longon de la VIA. Ĉi tio povas atingi du celojn: vi ne nur kreas shunt aŭ teron, sed ankaŭ reduktas la transdonan distancon de aparatoj kun malgrandaj areoj, kio estas grava RF -dezajno -faktoro.