PCB فرکانس بالا یک برد مدار چاپی معمولی است که به قابلیت های سرعت بالا مجهز شده است. از آنجا که این مقاله بر دو اصطلاح اساسی فرکانس و سرعت تمرکز دارد، لازم می شود که تعریفی برای این دو ارایه دهیم. فرکانس به تعداد دفعاتی که یک رویداد در هر ثانیه تکرار می شود اشاره دارد. سرعت تندی رسیدن یک پدیده به مقصد را نشان می دهد. فرکانس و سرعت متناسب یکدیگر هستند.
PCB های HF (فرکانس بالا) می توانند سیگنال هایی را در محدوده فرکانس 500 مگاهرتز تا 2 گیگاهرتز پشتیبانی کنند. بنابراین حداقل زمان تاخیر بین هر یک از سیگنال ها کمتر می شود. این تاخیر بین ۰.۵ تا ۲ نانوثانیه است که پتانسیل بسیار زیادی برای مدارها و طرح های سرعت بالا ایجاد می کند.
سرعت های سوئیچینگ و سرعت پردازش بالا تقاضای روزافزونی برای زمان های صعود و سقوط آنی در مدار ها ایجاد می کنند. مدار های فرکانس بالا (HF) که بسیار نزدیک به حالت ایده آل هستند، چراغ امید و پله ای به سمت آینده می باشند.
در مقایسه ی PCB با سرعت کم با HF PCB به این نتیجه می رسیم که یک PCB با فرکانس پایین هرگز نمی تواند در شرایطی که فرکانس ورودی در محدوده فرکانس رادیویی است استفاده شود.
اهمیت PCB فرکانس بالا
هنگامی که فرکانس سیگنال در نظر گرفته می شود، تعدادی از عوامل که قبلا ثابت در نظر گرفته شده بودند، با توجه به فرکانس عملیاتی دچار تغییر می شوند. عواملی مانند امپدانس، ضریب بازتاب و عمق پوسته که باعث تغییرثابت دی الکتریک بستر می شوند.
به طور واضح، مسائلی پیش می آیند که ممکن است خیلی محدود شوند. همانطور که سیگنال از یک نقطه (A) به نقطه دیگر (B) حرکت می کند، بخشی از سیگنال ممکن است از B بازگردد. این فرایند بازتاب خوانده می شود.
در همین خصوص بخوانید: آموزش آلتیوم دیزاینر 2019
ترکیب مخرب این سیگنال با سیگنال ورودی باعث کاهش قدرت سیگنال می شود. هنگامی که امپدانس سیم های مس برابر نباشد، برگشت جریان انرژی اتفاق می افتد. برای از بین بردن این اثر، امپدانس سیم مسی باید در فرکانس عملیاتی محاسبه شود و طول مسیر مسی باید در نظر گرفته شود. یک عنصر تطبیق امپدانس باید در این مورد برای غلبه بر این اثر استفاده شود.
ثانیا، اگر ساعت مدار با ورودی هماهنگ نشده باشد، راه اندازی و رمزگشایی اشتباه اتفاق می افتد. این موضوع به خروجی دیجیتال غلط و شکست کل سیستم منجر می شود. تداخل سیگنال های عبوری از طریق مسیرهای مجاور ممکن است باعث تولید نویز مدولاسیون داخلی و تخریب اطلاعات فرکانس شود.
اگر فاصله بین مسیر ها افزایش یابد لرزش نوسانی کاهش می یابد. با این حال، این باعث افزایش اندازه PCB می شود. اما این علل تأثیر منفی بر کارایی یک PCB دارند.
مزیت های PCB فرکانس بالا
یک سازنده HF PCB مرتباً در زمینه تطبیق، فاصله گذاری و مسیریابی در برنامه ریزی و قرار دادن اجزا کار دشواری دارد. هنگامی که سیگنال فرکانس بالا وارد بورد می شود، باید مسیر کم امپدانس به آن داده شود، تا اطمینان حاصل شود که تاخیر مسیر کمتر است. اتصال با استفاده از لایه های فلزی بعدی، طول مسیر محاسبه شده و حداقل فاصله بین مسیرها باعث افزایش کارایی PCB ها می شود.
همانطور که جهان به سوی فن آوری با سرعت بالا حرکت می کند، استفاده از PCB هایی که در محدوده فرکانس پایین کار می کنند، مناسب به نظر نمی آید. پایین آمدن فرکانس در محدوده عملیاتی PCB، حیاتی بودن استفاده از فرکانس های بالا را تحت الشعاع قرار می دهد. هیچ کس نمی خواهد تلفن همراه کند داشته باشد. با ارتقاء فن آوری، سازگاری با علاقه جدید به کاربرد های با فرکانس بالا آسان تر شد.
در حال حاضر، با کوچک شدن ابعاد ، مشکلاتی مانند اتصالی که سیگنال ها را به زمین می فرستد، وجود دارد و یا مدار باز که سیگنال هرگز به مقصد خود نمی رسد. دوام تراشه با ابهام همراه است، زیرا استفاده مجدد هنوز یک گزینه نیست.
کاربردهای PCB فرکانس بالا
کاربردهای عمده در زمینه برنامه های ارتباطی تمرکز دارند. مانند ارسال و دریافت آنتن ها. به عنوان مثال قسمت جلو آنتن ها تبدیل به ایستگاه های پایه می شوند و تلفن همراه گیرنده می شود. تراشه RFIC داخل گوشی به عنوان یک فرستنده با یک پردازنده عمل می کند و به صورت زنجیره ای کار می کند.
واحد پردازش ماهواره ای از HF PCB ها استفاده می کند، زیرا آنها درمحدوده فرکانسی باند S تا باند C کار می کنند. ایستگاه های زمینی متناظر آنها هم همین طور عمل می کنند. اجزای مایکروویو و تقویت کننده هایی مانند موجبر های هم صفحه در PCB های HF ادغام شده اند.
مواد استفاده شده در ساخت PCB فرکانس بالا
هنگامی که مواد مورد استفاده برای ساخت PCB را در نظر می گیریم، باید عوامل ذکر شده صرف نظر از دما، بودجه و انبساط حرارتی مورد توجه قرار گیرند. نقطه مشترک همه مواد مورد استفاده تولید کنندگان PTFE است که به تفلون معروف است. همه تولید کنندگان از ترکیبی از تفلون به عنوان ماده پایه استفاده می کنند. فلزاتی مانند آلومینیوم و مس به عنوان اتصالات و پایه ها استفاده می شود که باعث افزایش دوام می شود.
شرکت راجرز
راجرز یکی از تولید کنندگان پیشرو مواد اولیه در جهان است. آنها به تولید هسته های PCB برای کاربردهای فرکانس بالا مشهور هستند. شماری از ورقه ها مانند سری AD، سری RO4500، سری RO4700 و سری Kappa 438 موجود هستند. آنها دی الکتریک های اتلاف کم را برای کاربردهای RF، طرح های حجم بالا و مدولاسیون غیرفعال بهتر فراهم می سازند.
سری AD شامل لمینیت شیشه ای PTFE است که برای کاربردهای با هزینه کم استفاده می شود. هسته های CuClad و DiClad، لمینت های تزریق شده با فایبرگلاس هستند، در حالی که IsoClad دارای تقویت فایبرگلاس بی بافت است. توجه به روش ساخت و تولید و طراحی مکانیکی ابزار های لازم از جمله نقاط قوت این شرکت میباشد.
Kappa 438 برای فن آوری های بی سیم به عنوان جایگزینی برای FR-4 استفاده می شود. RO3000 از جنس PTFE پر شده با سرامیک هستند که برای کاربردهای تجاری مورد استفاده قرار می گیرند. RO4000 ورقه های سرامیکی هیدروکربن هستند. با دربر گرفتن همه کاربردها، شرکت راجرز پایه ای برای همه ارایه می دهد.
PCB های اتصال چگالی بالا (HDI)
همانطور که از نام آن بر می آید، HDI ها خطوط ظریف تر، راه های کوچکتر و مسیرهای های بیشتری را شامل می شوند که امکان انتقال سریع تر را به وجود می آورد. قطعات را می توان نزدیک تر از معمول به یکدیگر قرار داد، و از این رو تعداد بیشتری از ترانزیستور ها را می توان در هر واحد فضا جایگذاری کرد که باعث استفاده موثر از فضا می شود.
کاربردهای رایج HDI ها در دستگاه های الکترونیکی دیجیتال که دارای عملیات سریع و سیستم های ارتباطی با محدودیت فضا هستند ( مثل تلفن های همراه) می باشد.
PCB آلومینیومی
در کاربردهای با قدرت بالا از PCB آلومینیوم استفاده می کنند. آنها جایگزین های مدرن برای هسته های فلزی در PCB ها هستند. آنها در حین خنک کردن مدار حرارت را به طور موثر انتقال می دهند و از آنجا که قابل بازیافت هستند، با محیط زیست سازگارند. دوام و عملکرد بالاتر نیز به جایگزینی آلومینیوم با دیگر هسته های فلزی کمک می کند.
هیچ دیدگاهی نوشته نشده است.