电路板系统的互连包括从芯片到电路板、PCB板内部互连以及PCB外部设备之间的三种互连。在RF设计中,互连点处的电磁特性是工程设计面临的主要问题之一,本文介绍设备的安装方法、布线的隔离、引线电感的降低措施等上述3种互连设计的各种技术。
现在建议印刷基板设计的频率越来越高。随着数据速率的增加,数据传输所需的带宽也促使信号频率的上限在1GHz以上。高频信号技术远远超过毫米波技术的范围(30GHz,但也涉及RF和低端微波技术。
RF工程设计方法需要能够处理通常在更高频带产生的较强的电磁场效应。这些电磁场可以在相邻的信号线或PCB线路上感测信号,引起讨厌的串扰(干扰和全噪声),从而损害系统性能。损耗主要是由于阻抗失配,对信号的影响与加性噪声和干扰的影响相同。
高损失有两种负面效果。
1.当信号被信号源反射时,系统噪声增加,接收机难以区分噪声和信号。
2.由于输入信号的形状改变,所以每个反射信号基本上降低信号质量。
数字系统只处理1和0信号,具有非常好的错误公差,但是在高速脉冲上升时产生的谐波频率越高信号越弱。前向纠错技术可以消除一些负面效应,但是系统的一些带宽被用于传输冗余数据并且导致系统性能的降低。一个更好的解决方案是帮助RF效应而不是损害信号的完整性。数字系统的最高频率(通常是坏数据点)的总损失为?有人建议是25dB,相当于VSWR 1.1。
PCB设计目标是更小、更快、更低的成本。在RFPCB的情况下,高速信号有时限制PCB设计的小型化。现在,解决串扰问题的主要方法是进行接地层管理,在布线之间间隔间隔地减少引线电感(stud capacitance。降低损耗的主要方法是阻抗匹配。该方法包括有效地管理绝缘材料和有效信号线和接地线之间的隔离,特别是在状态跳跃的信号线和接地之间设置更大的间隔。
由于互连点是电路链上最弱的部分,所以在RF设计中,互连点处的电磁特性是工程设计所面临的主要问题,必须考察各互连点,解决存在的问题。电路基板系统的相互连接包括芯片对电路基板、PCB板内部相互连接以及PCB与外部装置之间的信号输入输出的3种相互连接。
一、芯片到PCB板之间的互连
包括pentium IV以及多个输入输出相互连接点在内的高速芯片登场了。芯片本身可靠性高,处理速度达到1GHz。最近GHz在互连研讨会(www.az.ww.com)中,处理I/O的频率和频率增加的问题的方法被广泛知晓,这是最有意思的。芯片与PCB之间的互连最主要的问题是,当互连密度过高时,PCB材料的基本结构成为限制互连密度增加的因素。在会议中,提出了利用芯片内部的本地无线发射器向相邻的电路基板传输数据的革新的解决方案。
不管这个方案是否有效,参加者都知道,对于高频应用,IC设计技术远远领先PCB设计技术。
二、PCB板内部互连
进行高频PCB设计的技术和方法如下。
1.传输线的角度采用45deg。降低角度,降低损失。
2.采用严格控制绝缘常数值的高性能绝缘电路板。这种方法有利于绝缘材料和邻近布线之间的电磁场的有效管理。
3.突出引线存在抽头电感,避免使用有引线的组合件。在高频环境中,优选使用表面实现组件。
4.对于信号孔,为了使通孔产生导通性,避免在灵敏度板上使用通孔加工pth工艺。1导引电感为4种类型,如20层板上的通孔连接3层?可以影响19层。
5.提供丰富的接地层。使用压孔连接这些接地层,防止三维电磁场对电路基板的影响。
6.请不要用HASL法电镀非电解镀镍或选择浸金过程。这样的镀层表面能够对高频电流提供更好的趋肤效应(图2)。而且,这样的高焊接性涂层所需要的引线较少,有助于降低环境污染。
7.焊接电阻层可以防止焊料膏的流动。然而,由于厚度不确定性和绝缘特性的未知性,当整个板表面覆盖焊接电阻材料时,在微带设计中电磁能发生很大的变化。作为焊接电阻层,一般使用焊接水坝(solderdam。
8.改进高精度蚀刻PCB设计规范。考虑规定线宽的总误差为+/-0.LED显示屏英寸,管理布线形状的下切undercut和横断面,指定布线侧壁镀层条件。布线(导线)的几何形状和涂层表面的整体管理对于解决与微波频率相关的趋肤效应问题和实现这些规范是非常重要的。如果不习惯这些方法,可以咨询从事军用微波电路板设计的经验丰富的设计工程师。也可以和他们讨论你能承受的价格范围。例如,背面涂覆的铜共面(copper?使用微带设计比带状线设计更经济,并且可以与他们讨论以获得更好的建议。优秀的工程师可能不习惯成本问题,但这个建议也很有用。现在,必须尽量培养对RF效果不熟悉,没有处理RF效果经验的年轻工程师。这个会成为长期的工作吧。
此外,还可以采用其他解决方案,例如改进计算机类型以具有RF效果处理能力。
三、PCB与外部装置的相互连接
认为已经解决了板上和各分立组件互连中的所有信号管理问题。那么,如何解决从电路板连接远端设备导线的信号输入输出问题呢?同轴电缆)技术革新者Trompeter Electronics公司致力于解决这个问题,取得了一些重要进展(图3)。另外,看看图4所示的电磁场。在这种情况下,管理从微带到同轴电缆的转换。在同轴电缆中,地层循环交织,间隔均匀。在微带中,接地层位于活动线之下。由此,导入了设计时需要理解、预测、考虑的边缘效果。当然,这种失配会导致损失最大限度地减小这种失配以避免噪声和信号干扰的发生。
电路板内阻抗问题的管理不是可以忽略的设计问题。阻抗从电路板的表层开始,然后通过焊接点到达连接器,最后在同轴电缆结束。由于阻抗随频率而变化,所以频率越高阻抗管理越难。使用更高频率在宽带上传输信号的问题被认为是设计中面临的主要问题。
总结:
PCB平台技术需要不断改进以实现集成电路设计者的要求。需要不断改善PCB设计中的高频信号的管理以及PCB电路板上的信号输入输出的管理。我想不管今后会发生什么,带宽会越来越高,但是采用高频信号技术是实现这样带宽增加的前提。