Pembangunan teknologi komunikasi telah menyaksikan penggunaan litar frekuensi radio (RF) tanpa wayar yang semakin meluas seperti dalam bidang telefon bimbit, produk Bluetooth dan litar RF telah menjadi teknologi teras bagi perambatan radio. Namun, dalam beberapa tahun kebelakangan ini, penyebaran 4G secara beransur-ansur dan peningkatan ketara dari segi tertib magnitud pemindahan data telah membawa cabaran kepada reka bentuk PCB bagi litar RF. Lagipun, bilangan isyarat yang dipindahkan olehLitar RFmeningkat beratus-ratus kali setiap hari. Selain itu, memandangkan litar RF terutamanya digunakan dalam peranti mudah alih yang mempunyai ciri berskala kecil dan mudah dibawa, keperluan asas keseluruhan litar terletak pada isipadu yang kecil, peroutingan yang sekata dan munasabah serta tiada gangguan antara komponen mikro. Namun begitu, nampaknya gangguan elektromagnet tidak dapat dielakkan daripada berlaku antara komponen di dalam telefon bimbit. Jangan risau. Beberapa operasi boleh digunakan untuk mengurangkan dengan berkesan pengaruh yang disebabkan oleh gangguan elektromagnet. Artikel ini akan membawakan satu reka bentuk PCB yang munasabah untuk litar RF dan ciri-ciri reka bentuk ini termasuk isipadu yang kecil dan keupayaan anti-gangguan yang ketara.
Pemilihan Bahan Substrat
Memandangkan sesetengah IC (litar bersepadu) dilaksanakan pada substrat, substrat yang sesuai mesti dipilih terlebih dahulu untuk litar RF sebagai templat yang membawa komponen elektronik. Dari segi pemilihanbahan substrat, elemen pertama yang perlu dipertimbangkan termasuk pemalar dielektrik, kehilangan dielektrik dan pekali pengembangan terma, di mana pemalar dielektrik adalah yang paling penting kerana ia sangat mempengaruhi impedans dan kelajuan penghantaran litar, terutamanya litar dengan frekuensi yang sangat tinggi yang mempunyai keperluan ketat terhadap pemalar dielektrik. Oleh itu, secara amnya menjadi peraturan untuk memilih bahan substrat dengan pemalar dielektrik yang agak kecil.
Prosedur Reka Bentuk PCB
• Reka Bentuk Rajah Skematik
Langkah pertama dalam reka bentuk PCB ialah mereka bentuk rajah skematik, yang perlu disiapkan dengan bantuan komputer. Reka bentuk rajah skematik dilaksanakan melaluiPerisian reka bentuk PCByang mengandungi semua komponen analog elektronik. Pertama sekali, rajah litar direka bentuk dengan mensimulasikan litar sebenar dalam komputer. Kemudian, rajah litar perlu disambungkan dengan komponen yang sepadan. Seterusnya, simulasi operasi dilaksanakan berdasarkan rajah skematik untuk menentukan kebolehlaksanaan operasi asas.
• Reka Bentuk PCB
Selepas reka bentuk rajah skematik, corak dan saiz PCB boleh ditentukan secara saintifik berdasarkan rajah skematik tersebut. Corak dan saiz PCB boleh dioptimumkan mengikut kedudukan, dimensi, corak dan parameter lain supaya keseluruhan sistem mencapai prestasi yang optimum. Dalam proses ini, adalah perlu untuk menentukan kedudukan lubang penentu, lubang pandang dan lubang rujukan.
Cari semua komponen yang diperlukan. Komponen biasa mudah ditemui di gudang. Jika komponen tidak tersedia di gudang, adalah perlu untuk memperoleh atau mengeluarkan komponen tersebut.PCBCartmempunyai sistem perolehan komponen yang profesional dan stabil yang boleh dipercayai oleh pelanggan. Seterusnya, komponen perlu diedarkan dan pendawaian perlu dilaksanakan di sekelilingnya. Langkah terakhir ialah mengesan operasi litar bagi memastikan bahawa prestasi litar mampu memenuhi keperluan dan operasi litar pada asasnya boleh kekal stabil.
Susun Atur Komponen
Berbeza daripada biasasusun atur komponen, semua komponen dalam litar RF adalah sangat kecil disebabkan oleh skala litar yang kecil sehingga SMT (teknologi pemasangan permukaan) digunakan untuk susun atur komponen dan ketuhar refluks inframerah digunakan untuk pematerian komponen mikroelektronik. Pematerian ialah pautan penting dalam reka bentuk litar RF, yang kualitinya secara langsung mempengaruhi kualiti keseluruhan seluruh litar. Bagi PCB litar RF, keserasian elektromagnet yang sangat baik perlu dibentuk antara komponen elektronik, yang merupakan unsur paling penting untuk dipertimbangkan. Sinaran elektromagnet antara komponen elektronik yang berbeza mempengaruhi operasi bebas setiap komponen elektronik, jadi adalah perlu untuk terlebih dahulu memilih komponen yang mempunyai keupayaan anti-gangguan.
Selain itu, dalam proses operasi keseluruhan litar, arus dalam litar cenderung menghasilkan medan magnet. Oleh itu, dari perspektif litar RF, selain mempertimbangkan gangguan antara komponen, gangguan elektromagnet litar terhadap litar lain juga perlu diambil kira. Susun atur litar secara makroskopik adalah sangat kritikal dan prinsip asas susun atur litar berikut boleh dijadikan rujukan.
Pertama, susunan komponen hendaklah diatur dalam satu baris. Penentuan arah kemasukan PCB ke dalam sistem salutan timah digunakan untuk mengurangkan masalah yang disebabkan oleh penyolderan longgar. Secara amnya, jarak antara komponen hendaklah 0.5mm atau lebih supaya penyolderan timah dapat dilaksanakan di antara komponen. Jika tidak, penyolderan tidak dapat dilakukan disebabkan jarak yang terlalu kecil antara komponen.
Kedua, semua antara muka mestilah serasi antara satu sama lain dalam sistem PCB. Kedudukan, dimensi dan bentuk antara muka komponen semuanya perlu diambil kira untuk memastikan sambungan yang lancar antara satu sama lain. Kerumitan litar secara tidak dapat dielakkan membawa kepada perbezaan potensi elektrik antara litar. Akibat daripada jarak yang kecil antara perbezaan ini, litar pintas sering berlaku. Oleh itu, komponen dengan potensi elektrik yang tinggi tidak sepatutnya diletakkan terlalu dekat antara satu sama lain untuk mengelakkan berlakunya litar pintas. Lebih banyak perhatian perlu diberikan dalam persekitaran voltan tinggi.
Akhir sekali, struktur litar perlu dipertimbangkan dengan teliti secara keseluruhan dan litar perlu dibahagikan kepada modul-modul berasingan yang masing-masing mengandungi banyak komponen elektronik. Komponen hendaklah diagihkan mengikut modul yang berbeza. Sebagai contoh, litar penguat frekuensi tinggi atau litar pengadun hendaklah diletakkan bersama dalam proses susun atur supaya kawasan gelung wayar dapat dikurangkan dengan berkesan dan begitu juga penggunaan litar serta sinaran elektromagnet. Selain itu, ia mampu menghentikan gangguan bersama antara modul yang berbeza.
Penghalaan
Penghalaan dilaksanakan selepas susun atur asas, dan diklasifikasikan kepada penghalaan terperinci dan penghalaan keseluruhan. Yang pertama merujuk kepada penghalaan di dalam modul-modul berbeza dalam litar. Walaupun penghalaan terperinci mungkin berlaku dalam reka bentuk IC, penghalaan terperinci awal disiapkan sebelum pemerolehan komponen. Kadangkala hanya sedikit pengubahsuaian diperlukan.
Penghalaan keseluruhan merujuk kepada penghalaan bersama antara modul yang berbeza atau penghalaan rangkaian antara kuasa dan setiap modul. Beberapa aspek perlu diambil kira dalam proses penghalaan keseluruhan. Banyak had akan terhasil akibat keistimewaan kedudukan dan jarak yang berbeza antara modul. Jika setiap modul dianggap sebagai satu titik dan sambungan antara titik ditentukan, pelan terbaik dengan panjang penghalaan paling pendek akan dihasilkan bagi menjimatkan kos bahan dan menjadikan litar kelihatan ringkas dan kemas.
