Hur man hanterar jordning i högfrekvensdesign

High frequency designs need to address the issue of grounding. There are several issues that need to be addressed when it comes to grounding. These include the impedance of grounding conductors and grounding bonds, DC path dominating low-frequency signals, and single-point grounding.

Impedance of grounding conductors

The grounding electrode of a typical grounded electrical system is in parallel with the ground rods located on the line side of the service, transformers, and poles. The rod under test is connected to the grounding electrode. The equivalent resistance of the line side ground rods is negligible.

A single-point grounding method is acceptable for frequencies below one MHz, but it is less desirable for high frequencies. A single-point grounding lead will raise the ground impedance due to wire inductance and track capacitance, while stray capacitance will create unintended ground return paths. For high-frequency circuits, multipoint grounding is necessary. However, this method creates ground loops that are susceptible to magnetic field induction. Therefore, it is important to avoid using hybrid ground loops, especially if the circuit will contain sensitive components.

Ground noise can be a major problem in high frequency circuits, especially when the circuits draw large varying currents from the supply. This current flows in the common-ground return and causes error voltage, or DV. This varies with the frequency of the circuit.

Impedance of bonding conductors

Ideally, the resistance of bonding conductors should be less than one milli-ohm. However, at higher frequencies, the behavior of a bonding conductor is more complex. It can exhibit parasitic effects and residual capacitance in parallel. In this case, the bonding conductor becomes a parallel resonant circuit. It can also exhibit high resistance due to the skin effect, which is the flow of current through the outer surface of the conductor.

A typical example of a conducted interference coupling is a motor or switching circuit fed into a microprocessor with an earth return. In this situation, the earthing conductor’s impedance is higher than its operating frequency, and it is likely to cause the circuit to resonant. Because of this, bonding conductors are typically bonded at multiple points, with different bonding lengths.

DC path dominating for low-frequency signals

It is widely assumed that DC path dominating for low-frequency signals is easier to implement than high-frequency circuits. However, this method has several limitations, especially in integrated implementations. These limitations include flicker noise, DC current offsets, and large time constants. Moreover, these designs usually use large resistors and capacitors, which can produce large thermal noise.

In general, the return current of high-frequency signals will follow the path of least loop area and least inductance. This means that the majority of the signal current returns on the plane via a narrow path directly below the signal trace.

Single-point grounding

Single-point grounding is an essential element in protecting communications sites from lightning. In addition to effective bonding, this technique offers structural lightning protection. It has been extensively tested in lightning-prone areas and has proven to be an effective method. However, single-point grounding isn’t the only consideration.

If the power level difference between the circuits is large, it may not be practical to use series single-point grounding. The resulting large return current can interfere with low-power circuits. If the power level difference is low, a parallel single-point grounding scheme can be used. However, this method has many disadvantages. In addition to being inefficient, single-point grounding requires a larger amount of grounding, and it also increases the ground impedance.

Single-point grounding systems are generally used in lower frequency designs. However, if the circuits are operated at high frequencies, a multipoint grounding system can be a good choice. The ground plane of a high-frequency circuit should be shared by two or more circuits. This will reduce the chances of magnetic loops.

Power interference

Power interferences can degrade the performance of a circuit and can even cause serious signal integrity problems. Hence, it is imperative to deal with power interferences in high frequency design. Fortunately, there are methods for dealing with these problems. The following tips will help you reduce the amount of power interference in your high frequency designs.

First, understand how electromagnetic interferences occur. There are two main types of interference: continuous and impulse. Continuous interference arises from man-made and natural sources. Both types of interference are characterized by a coupling mechanism and a response. Impulse noise, on the other hand, occurs intermittently and within a short time.

5 huvudorsaker till skumning vid kopparplätering av ett PCB-kort

Det finns många orsaker till skumbildning på kopparpläteringen på ett mönsterkort. Vissa orsakas av olja eller damm medan andra orsakas av kopparsänkningsprocessen. Skumbildning är ett problem i alla kopparpläteringsprocesser eftersom det krävs kemiska lösningar som kan korskontaminera andra områden. Det kan också uppstå på grund av felaktig lokal behandling av kortets yta.

Mikroetsning

Vid mikroetsning är kopparutfällningens aktivitet för stark, vilket gör att porer läcker och blåsor bildas. Det kan också leda till dålig vidhäftning och försämrad beläggningskvalitet. Därför är det viktigt att avlägsna dessa föroreningar för att förhindra detta problem.

Innan kopparplätering påbörjas genomgår kopparsubstratet en rengöringssekvens. Detta rengöringssteg är nödvändigt för att avlägsna ytföroreningar och ge en övergripande vätning av ytan. Därefter behandlas substratet med en syralösning för att konditionera kopparytan. Detta följs av kopparpläteringssteget.

En annan orsak till skumbildning är felaktig rengöring efter avfettning med syra. Detta kan orsakas av felaktig rengöring efter avfettning med syra, felaktig justering av glansmedlet eller dålig temperatur på kopparcylindern. Dessutom kan felaktig rengöring leda till lätt oxidation av kortets yta.

Oxidation

Oxidation orsakar skumbildning på PCB-kortets kopparplätering när kopparfolien på kortet inte är tillräckligt skyddad mot effekterna av oxidation. Problemet kan uppstå på grund av dålig vidhäftning eller ytjämnhet. Det kan också uppstå när kopparfolien på kortet är tunn och inte fäster bra på kortets substrat.

Mikroetsning är en process som används vid kopparsänkning och mönsterelektroplätering. Mikroetsning bör utföras försiktigt för att undvika överdriven oxidation. Överetsning kan leda till att det bildas bubblor runt öppningen. Otillräcklig oxidation kan leda till dålig bindning, skumbildning och brist på bindningskraft. Mikroetsning bör utföras till ett djup av 1,5 till två mikrometer före kopparutfällningen och 0,3 till en mikrometer före mönsterpläteringsprocessen. Kemisk analys kan användas för att säkerställa att det erforderliga djupet har uppnåtts.

Bearbetning av substrat

Skumbildning på PCB-kortets kopparplätering är en stor kvalitetsdefekt som kan orsakas av dålig substratbearbetning. Problemet uppstår när kopparfolien på kortytan inte kan fästa vid den kemiska kopparn på grund av dålig bindning. Detta gör att kopparfolien får blåsor på kortytan. Detta resulterar i en ojämn färg och svart och brun oxidation.

Kopparpläteringsprocessen kräver användning av tunga kopparjusteringsmedel. Dessa kemiska vätskor kan orsaka korskontaminering av kortet och resultera i dåliga behandlingseffekter. Dessutom kan det leda till ojämna kortytor och en dålig bindningskraft mellan kortet och PCBA-enheten.

Mikroerosion

Skumbildning vid kopparplätering av kretskort kan orsakas av två huvudsakliga faktorer. Den första är felaktig kopparpläteringsprocess. Vid kopparplätering används många kemikalier och organiska lösningsmedel. Behandlingsprocessen för kopparplätering är komplicerad och kemikalierna och oljorna i det vatten som används för plätering kan vara skadliga. De kan orsaka korskontaminering, ojämna defekter och bindningsproblem. Vattnet som används för kopparplätering bör kontrolleras och vara av god kvalitet. En annan viktig sak att tänka på är temperaturen vid kopparplätering. Detta kommer i hög grad att påverka tvätteffekten.

Mikroerosion uppstår när vatten och syre löses upp på kopparplattan. Det upplösta vattnet och syret från vattnet orsakar en oxidationsreaktion och bildar en kemisk förening som kallas järnhydroxid. Oxidationsprocessen leder till att elektroner frigörs från kretskortets kopparplätering.

Brist på katodisk polaritet

Skumbildning på kopparpläteringen av ett mönsterkort är ett vanligt kvalitetsfel. Den process som används för att tillverka PCB-kortet är komplex och kräver noggrant processunderhåll. Processen omfattar kemisk våtbearbetning och plätering, och kräver noggrann analys av orsaken till och effekten av skumbildning. I den här artikeln beskrivs orsakerna till skumning på kopparplåten och vad man kan göra för att förhindra det.

pH-värdet i pläteringslösningen är också avgörande, eftersom det bestämmer den katodiska strömtätheten. Denna faktor påverkar beläggningens deponeringshastighet och kvalitet. En pläteringslösning med lägre pH-värde ger högre effektivitet, medan ett högre pH-värde ger lägre effektivitet.