Как решить проблему заземления при проектировании высокочастотных систем

При проектировании высокочастотных устройств необходимо решать проблему заземления. Существует несколько вопросов, которые необходимо решить, когда речь идет о заземлении. К ним относятся импеданс заземляющих проводников и заземляющих связей, доминирование низкочастотных сигналов в тракте постоянного тока и одноточечное заземление.

Импеданс заземляющих проводников

Заземляющий электрод типичной заземленной электрической системы находится в параллельном соединении с заземляющими стержнями, расположенными со стороны линии, трансформаторов и столбов. Испытываемый стержень подключается к заземляющему электроду. Эквивалентное сопротивление заземляющих стержней со стороны линии пренебрежимо мало.

Одноточечный метод заземления приемлем для частот ниже 1 МГц, но менее желателен для высоких частот. Одноточечное заземление приводит к увеличению импеданса заземления из-за индуктивности провода и емкости дорожки, а паразитная емкость создает нежелательные пути возврата заземления. Для высокочастотных цепей необходимо многоточечное заземление. Однако при этом методе образуются контуры заземления, подверженные индукции магнитного поля. Поэтому важно избегать использования гибридных контуров заземления, особенно если в схеме присутствуют чувствительные компоненты.

Помехи на землю могут стать серьезной проблемой в высокочастотных цепях, особенно если эти цепи потребляют большие переменные токи от источника питания. Этот ток протекает в обратном канале общего заземления и вызывает напряжение ошибки, или DV. Оно изменяется в зависимости от частоты работы схемы.

Импеданс соединительных проводников

В идеале сопротивление связующих проводников должно быть меньше одного миллиома. Однако на более высоких частотах поведение связующего проводника становится более сложным. В нем могут проявляться паразитные эффекты и остаточная емкость в параллельном включении. В этом случае связующий проводник превращается в параллельный резонансный контур. Кроме того, он может обладать высоким сопротивлением из-за скин-эффекта - протекания тока по внешней поверхности проводника.

Типичным примером кондуктивной помеховой связи является цепь двигателя или коммутации, подаваемая на микропроцессор с заземленным ответвлением. В этой ситуации импеданс заземляющего проводника выше его рабочей частоты, и это может привести к резонансу цепи. В связи с этим заземляющие проводники обычно соединяются в нескольких точках с разной длиной соединения.

Доминирование пути постоянного тока для низкочастотных сигналов

Принято считать, что доминирование тракта постоянного тока для низкочастотных сигналов проще реализовать, чем для высокочастотных цепей. Однако этот метод имеет ряд ограничений, особенно в интегральных реализациях. К таким ограничениям относятся фликкер-шум, смещение постоянного тока и большие постоянные времени. Кроме того, в таких схемах обычно используются большие резисторы и конденсаторы, которые могут создавать большие тепловые шумы.

В общем случае обратный ток высокочастотных сигналов проходит по пути с наименьшей площадью контура и наименьшей индуктивностью. Это означает, что большая часть тока сигнала возвращается на плоскость по узкому пути непосредственно под трассой сигнала.

Одноточечное заземление

Одноточечное заземление является важным элементом защиты объектов связи от молнии. Помимо эффективной связи, этот метод обеспечивает конструктивную молниезащиту. Он прошел многочисленные испытания в молниеопасных районах и доказал свою эффективность. Однако одноточечное заземление - это не единственная задача.

Если разница в уровнях мощности между цепями велика, использование последовательного одноточечного заземления может оказаться нецелесообразным. Возникающий при этом большой обратный ток может создавать помехи для маломощных схем. Если разница в уровнях мощности невелика, можно использовать параллельную схему одноточечного заземления. Однако этот метод имеет много недостатков. Кроме того, что одноточечное заземление неэффективно, оно требует большего количества заземляющих элементов и увеличивает сопротивление заземления.

Одноточечные системы заземления обычно используются в низкочастотных конструкциях. Однако если цепи работают на высоких частотах, то хорошим выбором может стать многоточечная система заземления. Плоскость заземления высокочастотного контура должна быть общей для двух или более контуров. Это уменьшит вероятность образования магнитных петель.

Помехи по питанию

Помехи по мощности могут ухудшить характеристики схемы и даже привести к серьезным нарушениям целостности сигнала. Поэтому при проектировании высокочастотных устройств крайне важно бороться с помехами по мощности. К счастью, существуют методы решения этих проблем. Приведенные ниже советы помогут вам снизить уровень силовых помех при проектировании высокочастотных устройств.

Прежде всего, необходимо понять, как возникают электромагнитные помехи. Существует два основных типа помех: непрерывные и импульсные. Непрерывные помехи возникают от техногенных и природных источников. Оба типа помех характеризуются механизмом связи и откликом. Импульсные помехи, напротив, возникают периодически и в течение короткого времени.

5 основных причин образования пены на медном покрытии печатной платы

There are many causes of foaming on the copper plating of a PCB board. Some are caused by oil or dust pollution while others are caused by the copper sinking process. Foaming is a problem with any copper plating process as it requires chemical solutions that can cross-contaminate other areas. It can also occur due to improper local treatment of the board surface.

Micro-etching

In micro-etching, the activity of the copper precipitate is too strong, causing pores to leak and blisters. It can also lead to poor adhesion and deteriorate coating quality. Hence, removing these impurities is crucial to prevent this problem.

Before attempting copper plating, the copper substrate is subjected to a cleaning sequence. This cleaning step is essential to remove surface impurities and provide an overall wetting of the surface. Next, the substrate is treated with an acid solution to condition the copper surface. This is followed by the copper plating step.

Another cause of foaming is improper cleaning after acid degreasing. This can be caused by improper cleaning after acid degreasing, misadjustment of the brightening agent, or poor copper cylinder temperature. Besides, improper cleaning can lead to slight oxidation of the board’s surface.

Oxidation

Oxidation causes foaming on the copper plating of the PCB board when the copper foil on the board is not sufficiently protected against the effects of oxidation. The problem can occur due to poor adhesion or surface roughness. It can also occur when the copper foil on the board is thin and does not adhere well to the board substrate.

Micro-etching is a process that is employed in copper sinking and pattern electroplating. Micro-etching should be performed carefully to avoid excessive oxidation. Over-etching could lead to the formation of bubbles around the orifice. Insufficient oxidation can lead to poor bonding, foaming and a lack of binding force. Micro-etching should be performed to a depth of 1.5 to two microns before the copper deposition and 0.3 to one micron before the pattern plating process. Chemical analysis can be used to ensure that the required depth has been achieved.

Substrate processing

Foaming on the copper plating of the PCB board is a major quality defect that can be caused by poor substrate processing. This issue occurs when the copper foil on the board surface is unable to adhere to the chemical copper because of poor bonding. This causes the copper foil to blister on the board surface. This results in an uneven color and black and brown oxidation.

The process of copper plating requires the use of heavy copper adjustment agents. These chemical liquid medicines can cause cross contamination of the board and result in poor treatment effects. In addition to this, it can lead to uneven board surfaces and a poor bonding force between the board and the PCBA assembly.

Micro-erosion

Foaming on copper plating of PCB board can be caused by two major factors. The first is improper copper plating process. The copper plating process uses a lot of chemicals and organic solvents. The copper plating treatment process is complicated and the chemicals and oils in the water used for plating can be harmful. They can cause cross-contamination, uneven defects, and binding problems. The water used for copper plating process should be controlled and should be of good quality. Another important thing to consider is the temperature of copper plating. This will greatly affect the washing effect.

Micro-erosion occurs when water and oxygen are dissolved on the copper plate. The dissolved water and oxygen from the water causes an oxidation reaction and forms a chemical compound called ferrous hydroxide. The oxidation process results in the release of electrons from the board’s copper plating.

Lack of cathodic polarity

Foaming on the copper plating of a PCB board is a common quality defect. The process used for manufacturing the PCB board is complex and requires careful process maintenance. The process involves chemical wet processing and plating, and requires careful analysis of the cause and effect of foaming. This article describes the causes of foaming on the copper plate and what can be done to prevent it.

The pH level of the plating solution is also crucial, as it determines the cathodic current density. This factor will affect the coating’s deposition rate and quality. A lower pH plating solution will result in greater efficiency, while a higher pH will result in less.