Yüksek Frekans Tasarımında Topraklama ile Nasıl Başa Çıkılır?

Yüksek frekanslı tasarımların topraklama konusunu ele alması gerekir. Topraklama söz konusu olduğunda ele alınması gereken birkaç konu vardır. Bunlar arasında topraklama iletkenlerinin ve topraklama bağlarının empedansı, düşük frekanslı sinyallere hakim olan DC yolu ve tek noktadan topraklama yer alır.

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.

Toprak gürültüsü, yüksek frekanslı devrelerde, özellikle de devreler beslemeden büyük değişken akımlar çektiğinde önemli bir sorun olabilir. Bu akım ortak toprak dönüşünde akar ve hata voltajına veya DV'ye neden olur. Bu, devrenin frekansına göre değişir.

Bağlama iletkenlerinin empedansı

İdeal olarak, bağlama iletkenlerinin direnci bir mili ohm'dan az olmalıdır. Bununla birlikte, daha yüksek frekanslarda, bir bağlama iletkeninin davranışı daha karmaşıktır. Parazitik etkiler ve paralel olarak artık kapasitans sergileyebilir. Bu durumda, bağlama iletkeni paralel bir rezonans devresi haline gelir. Ayrıca, iletkenin dış yüzeyinden akım akışı olan deri etkisi nedeniyle yüksek direnç sergileyebilir.

İletilen parazit kuplajının tipik bir örneği, toprak dönüşü olan bir mikroişlemciye beslenen bir motor veya anahtarlama devresidir. Bu durumda, topraklama iletkeninin empedansı çalışma frekansından daha yüksektir ve devrenin rezonansa girmesine neden olması muhtemeldir. Bu nedenle, bağlantı iletkenleri tipik olarak farklı bağlantı uzunluklarıyla birden fazla noktada bağlanır.

Düşük frekanslı sinyaller için DC yolu baskındır

Düşük frekanslı sinyaller için DC yol hakimiyetinin yüksek frekanslı devrelere göre daha kolay uygulanabilir olduğu yaygın bir varsayımdır. Ancak, bu yöntemin özellikle entegre uygulamalarda çeşitli sınırlamaları vardır. Bu sınırlamalar arasında titreşim gürültüsü, DC akım ofsetleri ve büyük zaman sabitleri yer alır. Ayrıca, bu tasarımlar genellikle büyük termal gürültü üretebilen büyük dirençler ve kapasitörler kullanır.

Genel olarak, yüksek frekanslı sinyallerin dönüş akımı en az döngü alanı ve en az endüktans yolunu izleyecektir. Bu, sinyal akımının çoğunun sinyal izinin hemen altındaki dar bir yol üzerinden düzlemde geri döndüğü anlamına gelir.

Tek noktadan topraklama

Tek noktadan topraklama, iletişim sahalarının yıldırımdan korunmasında önemli bir unsurdur. Bu teknik, etkili bağlamanın yanı sıra yapısal yıldırım koruması da sağlar. Yıldırıma eğilimli alanlarda kapsamlı olarak test edilmiş ve etkili bir yöntem olduğu kanıtlanmıştır. Ancak, tek noktadan topraklama tek husus değildir.

Devreler arasındaki güç seviyesi farkı büyükse, seri tek noktalı topraklama kullanmak pratik olmayabilir. Ortaya çıkan büyük dönüş akımı düşük güçlü devrelerle etkileşime girebilir. Güç seviyesi farkı düşükse, paralel tek noktalı topraklama şeması kullanılabilir. Ancak bu yöntemin birçok dezavantajı vardır. Verimsiz olmasının yanı sıra, tek noktalı topraklama daha fazla miktarda topraklama gerektirir ve ayrıca toprak empedansını artırır.

Tek noktalı topraklama sistemleri genellikle düşük frekanslı tasarımlarda kullanılır. Ancak devreler yüksek frekanslarda çalıştırılıyorsa çok noktalı topraklama sistemi iyi bir seçim olabilir. Yüksek frekanslı bir devrenin toprak düzlemi iki veya daha fazla devre tarafından paylaşılmalıdır. Bu, manyetik döngü olasılığını azaltacaktır.

Güç paraziti

Güç parazitleri bir devrenin performansını düşürebilir ve hatta ciddi sinyal bütünlüğü sorunlarına neden olabilir. Bu nedenle, yüksek frekans tasarımında güç parazitleriyle başa çıkmak zorunludur. Neyse ki, bu sorunlarla başa çıkmak için yöntemler vardır. Aşağıdaki ipuçları, yüksek frekanslı tasarımlarınızda güç paraziti miktarını azaltmanıza yardımcı olacaktır.

İlk olarak, elektromanyetik parazitlerin nasıl oluştuğunu anlayın. İki ana parazit türü vardır: sürekli ve ani. Sürekli parazit insan yapımı ve doğal kaynaklardan kaynaklanır. Her iki parazit türü de bir bağlantı mekanizması ve bir yanıt ile karakterize edilir. Darbe gürültüsü ise aralıklı olarak ve kısa bir süre içinde meydana gelir.

5 Major Causes of Foaming on Copper Plating of a PCB Board

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.