Кечкенә зурлык һәм зурлык аркасында, үсә торган IoT базары өчен басылган схема тактасы юк диярлек. Бу стандартлар чыкканчы, без идарә дәрәҗәсендә өйрәнелгән белемнәргә һәм җитештерү тәҗрибәсенә таянырга һәм аларны уникаль барлыкка килгән проблемаларга ничек кулланырга икәнлеге турында уйларга тиеш идек. Безнең махсус игътибар таләп итә торган өч өлкә бар. Алар: схема тактасы өслек материаллары, RF / микродулкынлы дизайн һәм RF тапшыру линияләре.
PCB материалы
"PCB" гадәттә ламинатлардан тора, алар җепселле-ныгытылган эпоксидан (FR4), полимимид яки Роджерс материалларыннан яки башка ламинат материаллардан ясалырга мөмкин. Төрле катламнар арасындагы изоляцион материал препрег дип атала.
киеп була торган җайланмалар югары ышанычлылык таләп итә, шуңа күрә PCB дизайнерлары FR4 (иң кыйбатлы PCB җитештерү материалы) яки алдынгы һәм кыйбатрак материаллар сайлау белән очрашканда, бу проблемага әйләнәчәк.
Әгәр киеп була торган PCB кушымталары югары тизлекле, югары ешлыклы материаллар таләп итсә, FR4 иң яхшы сайлау булмаска мөмкин. FR4 диэлектрик тотрыклылыгы (Dk) 4,5, алдынгы Rogers 4003 серияле материалның диэлектрик константы 3,55, һәм Rogers 4350 кардәш сериясенең диэлектрик константы 3,66.
“Ламинатның диэлектрик константы ламинат янындагы пар үткәргечләр арасындагы сыйдырышлык яки энергиянең вакуумдагы пар үткәргечләр арасындагы сыйдырышлыкка яки энергиягә мөнәсәбәтен аңлата. Highгары ешлыкларда кечкенә югалту булу яхшырак. Шуңа күрә, 3,66 диэлектрик тотрыклы Роджер 4350, 4,5 диэлектрик тотрыклы FR4 белән чагыштырганда, югары ешлыклы кушымталар өчен кулайрак.
Гадәттәгечә, киеп була торган җайланмалар өчен PCB катламнары саны 4 дән 8 катламга кадәр. Катлам төзелеше принцибы шунда: ул 8 катлы PCB булса, ул җитәрлек җир һәм көч катламнары белән тәэмин итә белергә тиеш, чыбык катламы сандвич. Шул рәвешле, кросстоктагы эффект минимумга кадәр сакланырга һәм электромагнит интерфейсы (EMI) сизелерлек кимергә мөмкин.
Схема тактасының макетын проектлау этабында, планлаштыру планы, гадәттә, зур җир катламын энергия бүлү катламына якын урнаштыру. Бу бик түбән эффект формалаштырырга мөмкин, һәм система тавышы нульгә кадәр кимергә мөмкин. Бу радио ешлыгы субсистемасы өчен аеруча мөһим.
Роджерс материалы белән чагыштырганда, FR4 аеруча югары ешлыкта таралу факторы (Df) бар. 4гары җитештерүчәнлек FR4 ламинатлары өчен Df бәясе якынча 0,002, бу гади FR4 белән чагыштырганда зуррак зурлык тәртибе. Ләкин, Роджерс стакасы 0,001 яки аннан да азрак. FR4 материалы югары ешлыклы кушымталар өчен кулланылганда, кертү югалтуында зур аерма булачак. Керү югалуы, FR4, Роджерс яки башка материалларны кулланганда А ноктасыннан В ноктасына кадәр сигналның көчен югалту дип билгеләнә.
проблемалар тудыру
Киеп йөри торган PCB катырак импеданс контроле таләп итә. Бу киеп була торган җайланмалар өчен мөһим фактор. Импеданска туры килү сигналны чистартырга мөмкин. Элегерәк, сигнал йөртү өчен стандарт толерантлык ± 10% иде. Бу күрсәткеч, күрәсең, бүгенге югары ешлыклы һәм югары тизлекле схемалар өчен җитәрлек түгел. Хәзерге таләп ± 7%, һәм кайбер очракларда хәтта ± 5% яки аннан да азрак. Бу параметр һәм бүтән үзгәрүләр бу каты PCB-ларны җитештерүгә җитди катгый импеданс контроле белән тәэсир итәчәк, шуның белән аларны җитештерә алган бизнес санын чикли.
Rogers UHF материалларыннан ясалган ламинатның диэлектрик даими толерантлыгы гадәттә ± 2% саклана, һәм кайбер продуктлар хәтта ± 1% ка җитә ала. Киресенчә, FR4 ламинатының диэлектрик даими толерантлыгы 10% ка кадәр югары. Шуңа күрә чагыштырыгыз Бу ике материалны Роджерсның кертү югалту аеруча түбән булуын табарга мөмкин. Традицион FR4 материаллары белән чагыштырганда, Роджерс стакасының тапшыру югалуы һәм кертү югалуы ярты түбән.
Күпчелек очракта бәя иң мөһим. Ләкин, Роджерс чагыштырмача түбән югалтулы югары ешлыктагы ламинат җитештерүчәнлекне бәя бәясендә тәэмин итә ала. Коммерция кушымталары өчен Роджерны эпокси нигезендәге FR4 белән гибрид PCB итеп ясарга мөмкин, кайбер катламнары Роджер материалын куллана, бүтән катламнар FR4 куллана.
Роджерс стакасын сайлаганда ешлык төп игътибар булып тора. Ешлыгы 500МГцтан артканда, PCB дизайнерлары Роджерс материалларын сайлыйлар, аеруча RF / микродулкынлы схемалар өчен, чөнки бу материаллар югары эзләр импеданс белән катгый контрольдә булганда югары җитештерүчәнлек бирә ала.
FR4 материалы белән чагыштырганда, Роджерс материалы түбән диэлектрик югалту да бирә ала, һәм аның диэлектрик тотрыклылыгы киң ешлык диапазонында тотрыклы. Моннан тыш, Роджерс материалы югары ешлыклы операция таләп иткән идеаль түбән кертү югалту күрсәткечләрен тәэмин итә ала.
Роджерс 4000 серияле материалларның җылылык киңәю коэффициенты искиткеч үлчәмле тотрыклылыкка ия. Димәк, FR4 белән чагыштырганда, PCB салкын, кайнар һәм бик кайнар рефолировать циклларын кичергәндә, җылылык киңәюе һәм схема тактасының кысылуы югары ешлык һәм югары температура цикллары астында тотрыклы чиктә сакланырга мөмкин.
Катнаш стакинг булганда, Роджерны һәм югары җитештерүчәнле FR4ны бергә кушып, гомуми җитештерү процессы технологиясен куллану җиңел, шуңа күрә югары җитештерүчәнлеккә ирешү чагыштырмача җиңел. Роджерс стакасы әзерлек процессы аша махсус таләп итми.
Гомуми FR4 бик ышанычлы электр җитештерүчәнлегенә ирешә алмый, ләкин югары җитештерүчәнле FR4 материаллары яхшы ышанычлылык үзенчәлекләренә ия, мәсәлән, югары Tg, чагыштырмача аз чыгымлы, һәм гади аудио дизайннан алып катлаулы микродулкынлы кушымталарга кадәр кулланыла ала. .
RF / Микродулкынлы дизайн уйланулары
Күчмә технологияләр һәм Bluetooth киемле җайланмаларда RF / микродулкынлы кушымталарга юл ача. Бүгенге ешлык диапазоны көннән-көн динамиклаша бара. Берничә ел элек бик югары ешлык (VHF) 2 ГГц ~ 3ГГц дип билгеләнде. Ләкин хәзер без ультра югары ешлыклы (UHF) кушымталарны 10 ГГцдан 25 ГГцга кадәр күрә алабыз.
Шуңа күрә, киеп була торган PCB өчен, RF өлеше чыбык проблемаларына күбрәк игътибар таләп итә, һәм сигналлар аерым аерылырга тиеш, һәм югары ешлыклы сигналлар тудырган эзләр җирдән ерак торырга тиеш. Башка уйланулар үз эченә ала: әйләнеп узучы фильтр, адекват декуплинг конденсаторлары, җир асты, һәм тапшыру линиясен һәм кире линияне тигез диярлек проектлау.
Фильтр әйләнәсе шау-шу эчтәлегенең һәм кросстальның эффектын баса ала. Конденсаторларны декуплинг электр сигналлары йөртүче җайланмаларга якынрак урнаштырылырга тиеш.
Speedгары тизлекле тапшыру линияләре һәм сигнал схемалары тавыш катламы сигналлары арасында җир катламын урнаштыруны таләп итәләр. Signalгары сигнал тизлегендә, кечкенә импедансның туры килмәве тигезсез тапшыруга һәм сигналларны кабул итүгә китерәчәк, нәтиҗәдә бозылу. Шуңа күрә, радио ешлыгы сигналы белән бәйле импеданска туры килгән проблемага аеруча игътибар бирелергә тиеш, чөнки радио ешлык сигналының югары тизлеге һәм махсус толерантлыгы бар.
RF тапшыру линияләре билгеле бер IC субстратыннан PCB-ка җибәрү өчен контроль импеданс таләп итә. Бу тапшыру линияләре тышкы катламда, өске катламда һәм аскы катламда тормышка ашырылырга мөмкин, яки урта катламда эшләнергә мөмкин.
PCB RF дизайн макеты вакытында кулланылган ысуллар - микросрип сызыгы, йөзүче полоса сызыгы, копланар дулкын саклагыч яки грунт. Микросрип сызыгы металл яки эзләрнең озынлыгыннан һәм бөтен җир яссылыгыннан яки җир асты яссылыгының өлешеннән тора. Гомуми микросрип сызыгы структурасында характерлы импеданс 50Ω 75Ω арасында.
Йөзүче полоса - чыбык һәм тавышны басуның тагын бер ысулы. Бу сызык эчке катламдагы тотрыклы киңлектәге чыбыклардан һәм үзәк үткәргечнең өстендә һәм астыннан зур җир яссылыгыннан тора. Planeир самолеты электр самолеты арасында сандугачлы, шуңа күрә ул бик эффектив җир асты эффектын бирә ала. Бу киеп була торган PCB RF сигнал чыбыклары өчен өстенлекле ысул.
Копланар дулкын саклагыч RF чылбыры һәм якынрак юнәлтелергә тиешле схема янында яхшырак изоляция бирә ала. Бу медиа үзәк үткәргечтән һәм ике ягында да, аста да җир самолетларыннан тора. Радио ешлык сигналларын тапшыруның иң яхшы ысулы - полоса линияләрен яки копланар дулкын саклагычларын туктату. Бу ике ысул сигнал һәм RF эзләре арасында яхшырак изоляция бирә ала.
Копланар дулкын саклагычының ике ягында "койма аша" дип атарга киңәш ителә. Бу ысул үзәк үткәргечнең һәр металл җир яссылыгында җир виасы рәтен тәэмин итә ала. Уртада йөгерүче төп эзнең ике ягында коймалар бар, шулай итеп астагы җиргә кире ток өчен кыска юл тәэмин ителә. Бу ысул RF сигналының югары эффект белән бәйле тавыш дәрәҗәсен киметергә мөмкин. 4,5 диэлектрик тотрыклылыгы препрегның FR4 материалы белән бер үк булып кала, ә препрегның диэлектрик тотрыклылыгы - микросрип, стриплайн яки офсет стриплайн - якынча 3,8 - 3,9.
Planeир асты яссылыгын кулланган кайбер җайланмаларда, су конденсаторының декуплинг эшләрен яхшырту һәм җайланмадан җиргә шант юлын тәэмин итү өчен сукыр виасалар кулланылырга мөмкин. Groundиргә шант юлы озынлыкны кыскартырга мөмкин. Бу ике максатка ирешә ала: сез шант яки җир тудырып кына калмыйсыз, шулай ук мөһим RF дизайн факторы булган кечкенә мәйданлы җайланмаларның тапшыру арасын киметәсез.