Kichkina o'lcham va o'lcham tufayli, o'sib borayotgan taqiladigan IoT bozori uchun bosilgan elektron platalar standartlari deyarli yo'q. Ushbu standartlar paydo bo'lishidan oldin, biz kengash darajasida ishlab chiqilgan bilim va ishlab chiqarish tajribasiga tayanishimiz va ularni noyob paydo bo'lgan muammolarga qanday qo'llash haqida o'ylashimiz kerak edi. Bizning alohida e'tiborimizni talab qiladigan uchta soha mavjud. Ular: elektron plataning sirt materiallari, RF / mikroto'lqinli dizayn va RF uzatish liniyalari.

PCB materiali

"PCB" odatda tola bilan mustahkamlangan epoksi (FR4), poliimid yoki Rogers materiallari yoki boshqa laminat materiallaridan tayyorlanishi mumkin bo'lgan laminatlardan iborat. Turli qatlamlar orasidagi izolyatsion material prepreg deb ataladi.

taqiladigan qurilmalar yuqori ishonchlilikni talab qiladi, shuning uchun PCB dizaynerlari FR4 (eng tejamkor PCB ishlab chiqarish materiali) yoki yanada ilg'or va qimmatroq materiallardan foydalanishni tanlashga duch kelganda, bu muammoga aylanadi.

Agar taqiladigan PCB ilovalari yuqori tezlikda, yuqori chastotali materiallarni talab qilsa, FR4 eng yaxshi tanlov bo'lmasligi mumkin. FR4 ning dielektrik o'tkazuvchanligi (Dk) 4,5, yanada rivojlangan Rogers 4003 seriyali materialning dielektrik o'tkazuvchanligi 3,55 va birodar Rogers 4350 seriyasining dielektrik o'tkazuvchanligi 3,66 ga teng.

"Laminatning dielektrik o'tkazuvchanligi laminat yaqinidagi juft o'tkazgichlar orasidagi sig'im yoki energiyaning vakuumdagi juft o'tkazgichlar orasidagi sig'im yoki energiyaga nisbatini bildiradi. Yuqori chastotalarda kichik yo'qotishlarga ega bo'lish yaxshidir. Shuning uchun, dielektrik o'tkazuvchanligi 3,66 bo'lgan Roger 4350 dielektrik o'tkazuvchanligi 4,5 bo'lgan FR4 ga qaraganda yuqori chastotali ilovalar uchun ko'proq mos keladi.

Oddiy sharoitlarda, taqiladigan qurilmalar uchun PCB qatlamlari soni 4 dan 8 qatlamgacha o'zgarib turadi. Qatlamni qurish printsipi shundaki, agar u 8 qatlamli PCB bo'lsa, u etarli darajada zamin va quvvat qatlamlarini ta'minlashi va simi qatlamini sendvichlashi kerak. Shunday qilib, o'zaro bog'lanishdagi to'lqin effekti minimal darajada saqlanishi va elektromagnit parazit (EMI) sezilarli darajada kamayishi mumkin.

Elektron platani loyihalash bosqichida, tartib rejasi odatda quvvat taqsimlash qatlamiga yaqin joylashgan katta zamin qatlamini joylashtirishdan iborat. Bu juda past to'lqin effektini yaratishi mumkin va tizim shovqini ham deyarli nolga kamayishi mumkin. Bu radiochastota quyi tizimi uchun ayniqsa muhimdir.

Rogers materiali bilan solishtirganda, FR4, ayniqsa, yuqori chastotada, yuqori tarqalish omiliga (Df) ega. Yuqori samaradorlik FR4 laminatlari uchun Df qiymati taxminan 0,002 ni tashkil qiladi, bu oddiy FR4 dan yaxshiroq kattalik tartibidir. Biroq, Rojersning stek atigi 0,001 yoki undan kam. FR4 materiali yuqori chastotali ilovalar uchun ishlatilsa, kiritish yo'qolishida sezilarli farq bo'ladi. Qo'shishni yo'qotish FR4, Rogers yoki boshqa materiallardan foydalanganda A nuqtadan B nuqtasiga signalning quvvat yo'qotilishi sifatida aniqlanadi.

muammolar yaratish

Kiyish mumkin bo'lgan PCB qattiqroq empedans nazoratini talab qiladi. Bu taqiladigan qurilmalar uchun muhim omil. Empedans moslashuvi tozaroq signal uzatishni keltirib chiqarishi mumkin. Ilgari signal uzatish izlari uchun standart bardoshlik ± 10% edi. Bu ko'rsatkich bugungi kunda yuqori chastotali va yuqori tezlikda ishlaydigan sxemalar uchun etarli darajada yaxshi emasligi aniq. Hozirgi talab ±7% va ba'zi hollarda hatto ±5% yoki undan kam. Ushbu parametr va boshqa o'zgaruvchilar, ayniqsa, qattiq empedans nazorati bilan ushbu taqiladigan PCBlarni ishlab chiqarishga jiddiy ta'sir qiladi va shu bilan ularni ishlab chiqaradigan korxonalar sonini cheklaydi.

Rogers UHF materiallaridan tayyorlangan laminatning dielektrik doimiy bardoshliligi odatda ± 2% da saqlanadi va ba'zi mahsulotlar hatto ± 1% ga yetishi mumkin. Aksincha, FR4 laminatining dielektrik doimiy bardoshliligi 10% ga etadi. Shuning uchun, ushbu ikki materialni solishtiring, Rojersning kiritish yo'qotilishi ayniqsa past ekanligini aniqlash mumkin. An'anaviy FR4 materiallari bilan solishtirganda, uzatish yo'qotilishi va Rogers stekining kiritish yo'qolishi yarmi kamroq.

Aksariyat hollarda xarajat eng muhim hisoblanadi. Biroq, Rogers maqbul narx nuqtasida nisbatan past yo'qotishli yuqori chastotali laminat ishlashini ta'minlay oladi. Tijoriy ilovalar uchun Rojers epoksi asosidagi FR4 bilan gibrid PCBga aylantirilishi mumkin, ularning ba'zi qatlamlari Rogers materialidan foydalanadi va boshqa qatlamlar FR4 dan foydalanadi.

Rogers stekini tanlashda asosiy e'tibor chastota hisoblanadi. Chastota 500 MGts dan oshganda, PCB dizaynerlari, ayniqsa, RF / mikroto'lqinli davrlar uchun Rogers materiallarini tanlashga moyildirlar, chunki bu materiallar yuqori izlar impedans tomonidan qat'iy nazorat qilinganida yuqori ishlashni ta'minlashi mumkin.

FR4 materiali bilan solishtirganda, Rogers materiali ham pastroq dielektrik yo'qotishni ta'minlashi mumkin va uning dielektrik o'tkazuvchanligi keng chastota diapazonida barqarordir. Bunga qo'shimcha ravishda, Rogers materiali yuqori chastotali ishlash uchun talab qilinadigan ideal past kiritish yo'qotish ko'rsatkichlarini ta'minlashi mumkin.

Rogers 4000 seriyali materiallarning termal kengayish koeffitsienti (CTE) mukammal o'lchovli barqarorlikka ega. Bu shuni anglatadiki, FR4 bilan solishtirganda, PCB sovuq, issiq va juda issiq qayta oqimli lehimlash davrlarini boshdan kechirganda, elektron plataning termal kengayishi va qisqarishi yuqori chastotali va yuqori haroratli davrlarda barqaror chegarada saqlanishi mumkin.

Aralash stacking holatida, Rogers va yuqori samarali FR4 ni aralashtirish uchun umumiy ishlab chiqarish jarayoni texnologiyasidan foydalanish oson, shuning uchun yuqori ishlab chiqarish rentabelligiga erishish nisbatan oson. Rogers stacki maxsus tayyorgarlik jarayonini talab qilmaydi.

Umumiy FR4 juda ishonchli elektr ko'rsatkichlariga erisha olmaydi, lekin yuqori samarali FR4 materiallari yuqori Tg kabi yaxshi ishonchlilik xususiyatlariga ega, hali ham nisbatan arzon va oddiy audio dizayndan murakkab mikroto'lqinli dasturlarga qadar keng ko'lamli ilovalarda ishlatilishi mumkin. .

RF/Mikroto'lqinli pechni loyihalash masalalari

Portativ texnologiya va Bluetooth taqiladigan qurilmalarda RF/mikroto'lqinli ilovalar uchun yo'l ochdi. Bugungi chastota diapazoni tobora dinamik bo'lib bormoqda. Bir necha yil oldin, juda yuqori chastota (VHF) 2GHz ~ 3GHz deb belgilangan. Ammo endi biz 10 gigagertsdan 25 gigagertsgacha bo'lgan ultra yuqori chastotali (UHF) ilovalarni ko'rishimiz mumkin.

Shuning uchun, taqiladigan PCB uchun RF qismi simlar bilan bog'liq muammolarga ko'proq e'tibor berishni talab qiladi va signallar alohida ajratilishi kerak va yuqori chastotali signallarni yaratadigan izlar erdan uzoqroq saqlanishi kerak. Boshqa mulohazalarga quyidagilar kiradi: aylanib o'tish filtrini ta'minlash, tegishli kondansatörlarni ajratish, topraklama va uzatish liniyasi va qaytish liniyasini deyarli teng ravishda loyihalash.

Bypass filtri shovqin mazmuni va o'zaro aloqaning to'lqinli ta'sirini bostirishi mumkin. Ajratish kondensatorlari quvvat signallarini olib yuruvchi qurilma pinlariga yaqinroq joylashtirilishi kerak.

Yuqori tezlikdagi uzatish liniyalari va signal davrlari shovqin signallari tomonidan hosil bo'lgan jitterni yumshatish uchun quvvat qatlami signallari orasiga tuproq qatlamini qo'yishni talab qiladi. Yuqori signal tezligida kichik impedans mos kelmasligi signallarni muvozanatsiz uzatish va qabul qilishga olib keladi, bu esa buzilishlarga olib keladi. Shuning uchun radiochastota signali bilan bog'liq bo'lgan impedans moslashuv muammosiga alohida e'tibor berilishi kerak, chunki radio chastotasi signali yuqori tezlik va maxsus bardoshlik xususiyatiga ega.

RF uzatish liniyalari RF signallarini ma'lum bir IC substratidan PCBga uzatish uchun boshqariladigan empedansni talab qiladi. Ushbu uzatish liniyalari tashqi qatlamda, yuqori qatlamda va pastki qatlamda amalga oshirilishi mumkin yoki o'rta qatlamda loyihalashtirilishi mumkin.

PCB RF dizaynida ishlatiladigan usullar mikrochiziq chizig'i, suzuvchi chiziq chizig'i, koplanar to'lqin qo'llanmasi yoki topraklama. Mikrotasma chizig'i qattiq uzunlikdagi metall yoki izlardan va butun zamin tekisligidan yoki uning ostidagi er tekisligining bir qismidan iborat. Umumiy mikrotasma chizig'i strukturasidagi xarakterli impedans 50 Ō dan 75 Ō gacha.

Suzuvchi chiziq chizig'i simlarni ulash va shovqinni bostirishning yana bir usuli hisoblanadi. Ushbu chiziq ichki qatlamdagi qattiq kenglikdagi simlardan va markaziy o'tkazgichning ustidagi va ostidagi katta tuproqli tekislikdan iborat. Tuproq tekisligi quvvat tekisligi orasiga joylashtirilgan, shuning uchun u juda samarali topraklama ta'sirini ta'minlashi mumkin. Bu taqiladigan PCB RF signal simlari uchun afzal qilingan usul.

Koplanar to'lqin qo'llanmasi RF pallasida va yaqinroq yo'naltirilishi kerak bo'lgan kontaktlarning zanglashiga olib yaqinroqda yaxshiroq izolyatsiyani ta'minlaydi. Ushbu vosita markaziy o'tkazgichdan va har ikki tomonda yoki pastda joylashgan tuproq tekisliklaridan iborat. Radiochastota signallarini uzatishning eng yaxshi usuli chiziqli chiziqlar yoki tekis to'lqin uzatmalarini to'xtatib turishdir. Ushbu ikki usul signal va RF izlari o'rtasida yaxshiroq izolyatsiyani ta'minlashi mumkin.

Koplanar to'lqin qo'llanmasining har ikki tomonida "panjara orqali" deb ataladigan narsadan foydalanish tavsiya etiladi. Ushbu usul markaziy o'tkazgichning har bir metall tuproqli tekisligida bir qator tuproqli viteslarni ta'minlashi mumkin. O'rtada ishlaydigan asosiy izning har ikki tomonida to'siqlar bor, bu esa quyida joylashgan erga qaytish oqimi uchun yorliqni ta'minlaydi. Ushbu usul RF signalining yuqori dalgalanma effekti bilan bog'liq shovqin darajasini kamaytirishi mumkin. 4,5 dielektrik o'tkazuvchanligi prepregning FR4 materiali bilan bir xil bo'lib qoladi, prepregning dielektrik o'tkazuvchanligi - mikrochiziq, chiziqli yoki ofset chiziqli chiziqdan - taxminan 3,8 dan 3,9 gacha.

Tuproq tekisligidan foydalanadigan ba'zi qurilmalarda quvvat kondensatorining ajratish ish faoliyatini yaxshilash va qurilmadan erga o'tish yo'lini ta'minlash uchun ko'r-ko'rona yo'llardan foydalanish mumkin. Erga manevr yo'li orqali uzunligini qisqartirishi mumkin. Bu ikkita maqsadga erishish mumkin: siz nafaqat shunt yoki zamin yaratasiz, balki kichik maydonlarga ega qurilmalarning uzatish masofasini ham qisqartirasiz, bu muhim RF dizayn omili hisoblanadi.