Ululygy we ululygy sebäpli ösýän IoT bazary üçin bar bolan çap edilen elektron tagtasynyň standartlary ýok diýen ýaly. Bu ülňüler çykmazdan ozal, tagtanyň derejesinde öwrenilen bilimlere we önümçilik tejribesine bil baglamaly we olary ýüze çykýan üýtgeşik kynçylyklara nädip ulanmalydygy barada pikirlenmeli bolduk. Aýratyn ünsümizi talap edýän üç ugur bar. Olar: zynjyr tagtasynyň üstki materiallary, RF / mikrotolkun dizaýny we RF geçiriji liniýalar.

PCB materialy

“PCB”, adatça, süýümli berkidilen epoksi (FR4), polimid ýa-da Rogers materiallaryndan ýa-da beýleki laminat materiallardan ýasalan laminatlardan durýar. Dürli gatlaklaryň arasyndaky izolýasiýa materialyna deslapky diýilýär.

geýip bolýan enjamlar ýokary ygtybarlylygy talap edýär, şonuň üçin PCB dizaýnerleri FR4 (iň tygşytly PCB önümçilik materialy) ýa-da has ösen we has gymmat materiallary saýlamak bilen ýüzbe-ýüz bolanda, bu meselä öwrüler.

Geýip bolýan PCB programmalary ýokary tizlikli, ýokary ýygylykly materiallary talap edýän bolsa, FR4 iň gowy saýlama bolup bilmez. FR4-iň dielektrik hemişelik (Dk) 4,5, has ösen Rogers 4003 seriýaly materialyň dielektrik hemişelik 3,55, Rogers 4350 dogan seriýasynyň dielektrik üýtgewsizligi 3,66.

“Laminatyň dielektrik üýtgewsizligi, laminatyň golaýyndaky jübüt geçirijiniň wakuumdaky geçirijiniň jübütiniň kuwwatyna ýa-da energiýasyna bolan gatnaşygy aňladýar. Highokary ýygylyklarda azajyk ýitgi çekmek iň gowusydyr. Şonuň üçin 3,66 dielektrik hemişelik bolan Roger 4350, 4,5 dielektrik hemişelik bilen FR4-den has ýokary ýygylykly programmalar üçin has amatlydyr.

Adaty ýagdaýlarda, geýip bolýan enjamlar üçin PCB gatlaklarynyň sany 4 bilen 8 gatlak aralygynda bolýar. Gatlak gurluşynyň ýörelgesi, eger 8 gatly PCB bolsa, ýeterlik ýer we güýç gatlaklaryny üpjün edip, sim gatlagyny sendwiç bilen üpjün etmeli. Şeýlelik bilen, pyýada ýörelgesiniň täsiri iň az derejede saklanyp bilner we elektromagnit päsgelçiligi (EMI) ep-esli peseldilip bilner.

Zynjyr tagtasynyň ýerleşiş dizaýn tapgyrynda, ýerleşdiriş meýilnamasy, adatça, güýç paýlaýyş gatlagyna ýakyn uly ýer gatlagyny ýerleşdirmekdir. Bu gaty pes süýüm effektini emele getirip biler we ulgamyň sesini nola çenli peseldip bolar. Bu, radio ýygylygy kiçi ulgamy üçin aýratyn möhümdir.

Rogers materialy bilen deňeşdirilende, FR4 has ýokary ýaýramak faktoryna (Df) eýe, esasanam ýokary ýygylykda. Has ýokary öndürijilikli FR4 laminatlary üçin Df bahasy takmynan 0.002, bu adaty FR4-den has uly ululyk tertibi. Şeýle-de bolsa, Rogersiň ýygyndysy bary-ýogy 0,001 ýa-da ondanam pes. FR4 materialy ýokary ýygylykly programmalar üçin ulanylanda, goýmak ýitgisinde ep-esli tapawut bolar. Goýmak ýitgisi, FR4, Rogers ýa-da beýleki materiallary ulananyňyzda A nokatdan B nokadyna çenli signalyň güýji ýitmegi hökmünde kesgitlenýär.

problemalary dörediň

Geýip bolýan PCB has berk impedans gözegçiligini talap edýär. Bu geýilýän enjamlar üçin möhüm faktor. Impedansyň gabat gelmegi has arassa signal geçirişini döredip biler. Ondan öň signal göterýän yzlara adaty çydamlylyk ± 10% boldy. Bu görkeziji häzirki ýokary ýygylykly we ýokary tizlikli zynjyrlar üçin ýeterlik däl. Häzirki talap ± 7%, käbir ýagdaýlarda hatda ± 5% ýa-da ondanam pes. Bu parametr we beýleki üýtgeýjiler, aýratyn berk impedans gözegçiligi bilen bu geýip bolýan PCB-leriň öndürilmegine çynlakaý täsir eder we şeýlelik bilen olary öndürip biljek kärhanalaryň sanyny çäklendirer.

Rogers UHF materiallaryndan ýasalan laminatyň dielektrik çydamlylygy, adatça, ± 2% derejesinde saklanýar we käbir önümler hatda ± 1% -e ýetip bilýär. Munuň tersine, FR4 laminatynyň dielektrik hemişelik çydamlylygy 10% -e ýetýär. Şonuň üçin deňeşdiriň Bu iki materialy Rogersiň goýmak ýitgisiniň aýratyn pesdigini tapyp bilersiňiz. Adaty FR4 materiallary bilen deňeşdirilende, Rogers stakasynyň geçiriş ýitgisi we goýulmagy ýitirilýär.

Köp halatlarda çykdajy iň möhümdir. Şeýle-de bolsa, Rogers kabul ederlikli nokatda has az ýitgili ýokary ýygylykly laminat öndürijiligini üpjün edip biler. Söwda goşundylary üçin Rogers epoksi esasly FR4 bilen gibrid PCB edip bolýar, käbir gatlaklary Rogers materialyny ulanýar, beýleki gatlaklary bolsa FR4 ulanýar.

“Rogers” ýygyndysyny saýlanyňyzda ýygylyk esasy meseledir. Frequygylygy 500MHz-dan ýokary bolanda, PCB dizaýnerleri, esasanam RF / mikrotolkun zynjyrlary üçin Rogers materiallaryny saýlamaga ýykgyn edýärler, sebäbi ýokarky yzlar impedans tarapyndan berk gözegçilik edilende bu materiallar has ýokary öndürijilik berip biler.

FR4 materialy bilen deňeşdirilende, Rogers materialy pes dielektrik ýitgisini hem üpjün edip biler we dielektrik hemişelik giň ýygylyk aralygynda durnuklydyr. Mundan başga-da, Rogers materialy ýokary ýygylykly işlemek üçin zerur bolan pes pes goýulma ýitgisini üpjün edip biler.

Rogers 4000 seriýaly materiallaryň ýylylyk giňeliş koeffisiýenti ajaýyp ölçegli durnuklylyga eýe. Bu, FR4 bilen deňeşdirilende, PCB sowuk, yssy we gaty yssy şöhlelendiriji lehimleme sikllerini başdan geçirende, ýylylyk giňelmegi we zynjyr tagtasynyň gysylmagy has ýokary ýygylyk we has ýokary temperatura sikllerinde durnukly çäkde saklanyp biljekdigini aňladýar.

Garyşyk gaplanan ýagdaýynda, Rogers bilen ýokary öndürijilikli FR4-i birleşdirmek üçin umumy önümçilik prosesi tehnologiýasyny ulanmak aňsat, şonuň üçin ýokary önümçilik hasyllylygyny gazanmak aňsat. “Rogers” ýygyndysy taýýarlyk prosesi arkaly ýörite talap etmeýär.

Umumy FR4 gaty ygtybarly elektrik öndürijiligine ýetip bilmeýär, ýöne ýokary öndürijilikli FR4 materiallary ýokary Tg ýaly gowy ygtybarlylyk aýratynlyklaryna eýedir, henizem gaty arzan we ýönekeý ses dizaýnyndan çylşyrymly mikrotolkun programmalaryna çenli köp sanly programmada ulanylyp bilner. .

RF / Mikrotolkun dizaýn pikirleri

Göçme tehnologiýa we Bluetooth geýilýän enjamlarda RF / mikrotolkun programmalaryna ýol açdy. Häzirki döwürdäki ýygylyk diapazony barha dinamiki bolýar. Birnäçe ýyl ozal gaty ýokary ýygylyk (VHF) 2GHz ~ 3GHz diýip kesgitlenildi. Nowöne indi 10 GGs-dan 25 GGs-a çenli ultra ýokary ýygylykly (UHF) programmalary görüp bileris.

Şonuň üçin geýip bolýan PCB üçin RF bölegi sim meselesine has köp üns berilmegini talap edýär we signallar aýratyn bölünmeli we ýokary ýygylykly signallary döredýän yzlar ýerden uzakda saklanmalydyr. Beýleki pikirler şulary öz içine alýar: aýlanyp geçýän süzgüç bilen üpjün etmek, ýeterlik bölüji kondensatorlar, topraklamak we elektrik geçiriji liniýa we gaýtarma liniýasyny deň diýen ýaly taslamak.

Aýlanyp geçýän süzgüç, sesiň mazmunynyň we pyýada ýörelgesiniň täsirini basyp biler. Kondensatorlary bölüp çykarmak, elektrik signallaryny göterýän enjam pinlerine has ýakyn ýerleşdirilmeli.

Speedokary tizlikli geçiriji liniýalar we signal zynjyrlary, ses signallaryndan emele gelen sarsgyny tekizlemek üçin güýç gatlagynyň signallarynyň arasynda ýer gatlagynyň ýerleşdirilmegini talap edýär. Has ýokary signal tizliginde kiçi impedansyň gabat gelmezligi signallaryň deňagramsyz geçirilmegine we kabul edilmegine sebäp bolup, ýoýulmagyna sebäp bolar. Şonuň üçin radio ýygylyk signaly bilen baglanyşykly impedans gabat gelýän meselä aýratyn üns berilmelidir, sebäbi radio ýygylyk signalynyň ýokary tizligi we aýratyn çydamlylygy bar.

RF geçiriji liniýalary belli bir IC substratyndan PCB-e geçirmek üçin gözegçilik edilýän impedansy talap edýär. Bu geçiriji liniýalar daşky gatlakda, ýokarky gatlakda we aşaky gatlakda amala aşyrylyp bilner ýa-da orta gatlakda dizaýn edilip bilner.

PCB RF dizaýn düzülişinde ulanylýan usullar mikrostrip çyzygy, ýüzýän zolak çyzygy, koplanar tolkun goragçysy ýa-da toprak. Mikrostrip çyzygy kesgitlenen uzynlykdaky metaldan ýa-da yzlardan we tutuş ýerüsti tekizliginden ýa-da göni aşagyndaky ýer tekizliginiň bir böleginden durýar. Umumy mikrostrip çyzygynyň gurluşynda häsiýetli päsgelçilik 50Ω 75Ω aralygynda bolýar.

Loüzýän zolak simleriň we sesiň basyşynyň başga bir usulydyr. Bu çyzyk içki gatlakdaky kesgitli giňlikdäki simlerden we merkezi geçirijiniň ýokarsynda we aşagynda uly ýer tekizliginden durýar. Planeerüsti tekizlik, elektrik tekizliginiň arasynda sandwiçdir, şonuň üçin gaty täsirli toprak effektini berip biler. Bu geýip bolýan PCB RF signal simleri üçin ileri tutulýan usul.

Coplanar tolkun goragçysy, RF zynjyrynyň we has ýakynlaşdyrylmaly zynjyryň golaýynda has gowy izolýasiýa üpjün edip biler. Bu serişde iki tarapda ýa-da aşaky merkezi geçirijiden we ýer uçarlaryndan durýar. Radio ýygylyk signallaryny geçirmegiň iň gowy usuly zolak çyzyklaryny ýa-da coplanar tolkun goragçylaryny togtatmakdyr. Bu iki usul signal bilen RF yzlarynyň arasynda has gowy izolýasiýa üpjün edip biler.

Koplanar tolkun goragçysynyň iki gapdalynda “haýat arkaly” diýilýän zady ulanmak maslahat berilýär. Bu usul, merkezi geçirijiniň her metal ýer tekizliginde bir hatar ýer çyzgylaryny üpjün edip biler. Ortada hereket edýän esasy yzyň her tarapynda haýat bar, şeýlelik bilen aşakdaky ýere gaýdyp gelýän tok üçin gysga ýol açýar. Bu usul, RF signalynyň ýokary süýşmegi bilen baglanyşykly ses derejesini peseldip biler. 4.5-lik dielektrik üýtgewsiz deslapky maddanyň FR4 materialy bilen üýtgewsiz galar, mikrostripden, zolakdan ýa-da ofset zolagyndan deslapky dielektrik hemişelik - takmynan 3,8-39 aralygynda.

Planeer tekizligini ulanýan käbir enjamlarda, güýç kondensatorynyň bölüniş işini gowulandyrmak we enjamdan ýere gaçmak üçin kör wialar ulanylyp bilner. Toere barýan awtoulagyň uzynlygy gysgaldyp biler. Bu iki maksada ýetip biler: diňe bir awtoulagy ýa-da ýer döretmän, eýsem RF-nyň möhüm dizaýn faktory bolan kiçijik ýerler bilen enjamlaryň geçiriş aralygyny azaldyp bilersiňiz.