PCB Ara Bağlantı Tasarımında RF Etkisi Nasıl En Aza İndirilir?

Bir PCB ara bağlantı tasarımında RF etkisini en aza indirmenin birkaç farklı yolu vardır. Bunlardan bazıları, izlerin birbirine yakın olmamasını sağlamak, bir toprak ızgarası kullanmak ve RF iletim hatlarını diğer izlerden ayırmaktır.

Çok katmanlı yapılandırma

PCB ara bağlantı tasarımında RF etkisi yaygın bir sorundur. Bu etki esas olarak ideal olmayan devre özellikleri nedeniyle ortaya çıkar. Örneğin, bir IC iki farklı devre kartına yerleştirilirse, çalışma aralığı, harmonik emisyonları ve parazit duyarlılığı büyük ölçüde farklı olacaktır.

Bu etkiyi en aza indirmek için çok katmanlı bir yapılandırma gereklidir. Böyle bir kart makul bir düzene, yüksek frekans empedansına ve basit düşük frekans kablolamasına sahip olmalıdır. Doğru substrat malzemesinin kullanılması sinyal kaybını en aza indirir ve devreler boyunca tutarlı empedansın korunmasına yardımcı olur. Bu çok önemlidir çünkü sinyaller devreden iletim hatlarına geçer ve sabit empedansa sahip olmaları gerekir.

Empedans, PCB ara bağlantı tasarımı ile ilgili başka bir konudur. PCB yüzeyinden başlayıp konektöre veya koaksiyel kabloya kadar uzanan iki iletim hattının göreceli empedansıdır. Frekans ne kadar yüksek olursa, empedansı yönetmek o kadar zor olur. Bu nedenle, daha yüksek frekansların kullanımı önemli bir tasarım zorluğu gibi görünmektedir.

Zemin ızgarası oluşturma

RF etkisini azaltmanın bir yolu, PCB'niz üzerinde bir toprak ızgarası oluşturmaktır. Topraklama ızgarası, izlerle toprağa bağlanan bir dizi kutu bölümdür. Amacı, düşük empedansı korurken sinyal dönüş yolunu en aza indirmektir. Topraklama ızgarası tek bir iz veya üst üste binen izlerden oluşan bir ağ olabilir.

Toprak düzlemi, sinyal izlerinin empedansını hesaplamak için bir referans görevi görür. İdeal bir sistemde, geri dönüş akımı sinyal izleriyle aynı düzlemde kalır. Bununla birlikte, gerçek sistemlerde, PCB'nin bakır kaplamasındaki ve kullanılan laminat malzemesindeki varyasyonlar da dahil olmak üzere çeşitli faktörler nedeniyle geri dönüş akımı ideal yoldan sapabilir.

RF iletim hatlarını diğer hatlardan ayırma

Çoklu izlere sahip devreler tasarlarken, RF iletim hatlarını devrenin geri kalanından ayırmak önemlidir. Karışmayı önlemek için bu hatların ayrılması önemlidir. Bunu başarmak için, RF iletim hatlarını en az iki iz genişliği aralıkla yerleştirmek en iyisidir. Bu mesafe yayılan emisyon miktarını azaltır ve kapasitif kuplaj riskini en aza indirir.

RF iletim hatları tipik olarak diğer izlerden şerit çizgilerle ayrılır. Çok katmanlı baskılı devre kartlarında, şerit hatları en kolay iç katmanlarda inşa edilir. Mikroşerit gibi, şerit hatlar da RF iletim hattının üstünde ve altında toprak düzlemlerine sahiptir. Şerit hatlar mikroşeritten daha iyi izolasyon sunarken, daha yüksek RF kaybına sahip olma eğilimindedirler. Bu nedenle, şerit hatları tipik olarak yüksek seviyeli RF sinyalleri için kullanılır.

PTFE seramik kullanımı

RF etkisi, PCB ara bağlantı tasarımında çok gerçek bir endişe kaynağıdır. Yüksek frekanslar nedeniyle, bir iz üzerinde hareket eden sinyaller kayabilir. Bu, dielektrik sabitinin sinyalin hızına ve izleme geometrisine bağlı olarak değişmesine neden olur. PCB substrat malzemesinin dielektrik sabiti de sinyalin hızını etkiler.

Seramikler lehimle karşılaştırıldığında, PTFE seramikler FEP seramiklere göre daha avantajlıdır. İlki daha ucuz ve imalatı daha kolay olsa da sinyal güvenilirliğini azaltacaktır. Ayrıca, PTFE seramiklerin nemi emme olasılığı daha düşüktür. Ancak PTFE seramikler hidrokarbonlarla kaplanırsa nem emilimi artacaktır.

Simetrik şerit hattı yönlendirmesi kullanma

Stripline yönlendirme, dijital devre tasarımında yaygın bir yaklaşımdır. Merkezinde sinyal taşıyan iletkenler bulunan iki toprak düzlemi arasına sıkıştırılmış bir dielektrik katman kullanır. Bu yönteme simetrik şerit hattı denir. Tipik şerit hattı boyutları s=2.0, w=3.0, t=1.0 ve b=5.0'dır.

Bu yöntemin mikroşeride göre iki önemli avantajı vardır. Saldırgan sinyallere karşı daha fazla koruma sağlayan daha küçük izlere izin verir. Buna ek olarak, şerit hattı yönlendirmesi ara bağlantı tasarımı üzerindeki RF etkisini en aza indirmeye yardımcı olabilir. Bununla birlikte, pano katmanı istiflemesinin ve toprak düzlemleri arasındaki dielektrik malzemelerin dikkatli bir şekilde değerlendirilmesini gerektirir.

PCB iz genişliğine gelince, iki inç'i geçmemelidir. Bu, beş nanosaniyelik bir yükselme/düşme süresine sahip olan yüksek hızlı mantık için önemlidir. Yüksek hızlı mantık PCB izlerinin karakteristik bir empedansla sonlandırılması ve referans düzlemindeki boşluklardan kaçınılması tavsiye edilir.