Вносимые потери печатной платы

Что такое инсерционные потери печатной платы?

Загруженная печатная плата

"Потери на входе" Обычно обозначает уменьшение интенсивности сигнала, происходящее при прохождении сигнала через компоненты и кабели на уровне системы, а также трассы на печатных платах (PCB) в системах, работающих на высоких скоростях 3 ГГц и более, включая оптические волокна и стеки PCB. 

Часто синонимом слова "затухание" являются вносимые потери, которые определяют ослабление сигнала при его передаче по оптическому каналу или линии передачи. Эта величина обычно представлена в децибелах (дБ).

Значение вносимых потерь в печатных платах

Вносимые потери особенно важны на высоких частотах, где они приводят к затуханию и искажению сигнала. Сигнал затухает из-за сопротивления проводников и утечек в материале ламината, а искажения импульсов возникают, когда потери неравномерно влияют на гармоники сигнала. 

Поскольку потери зависят от частоты, более высокие гармоники имеют большее затухание. В результате сигнал, поступающий в нагрузку, представляет собой искаженную версию исходного, изменяя как амплитуду, так и форму.

Обратитесь к PCBPit за универсальными решениями для печатных плат прямо сейчас >>

Катализаторы потерь на вставку в печатных платах

Для тех, кто впервые сталкивается с радиочастотными системами, концепция Wave может показаться несколько абстрактной. Тем не менее, принципы ее проектирования повторяют те, что используются при проектировании печатных плат на более низких частотах. Вносимые потери на печатной плате в основном являются результатом изменения импеданса вдоль межсоединения. Мера вносимых потерь определяет степень ухудшения сигнала в точках разрыва импеданса.

  • Потери меди: Потери в меди обусловлены рассеиванием мощности, которое происходит из-за проводимости по поверхности разъемов. Обычно это связано с качеством покрытия и выбором материала печатной платы.
  • Диэлектрические потери: Диэлектрические потери обусловлены рассеиванием энергии в диэлектрических материалах печатной платы.
  • Отражающие потери: Отраженные потери возникают из-за коэффициента стоячей волны напряжения (VSWR) разъема в линиях передачи. Они возникают, когда нагрузка не может поглотить мощность, что приводит к отражению энергии обратно в линию.

Для печатных плат в низкочастотном спектре, от 3 ГГц до 5 ГГц, несоответствие импеданса является основным виновником потери сигнала. Однако когда мы переходим к более высоким частотам - от 10 ГГц до 30 ГГц и выше - диэлектрическая проницаемость, определяемая используемыми материалами, становится главной причиной вносимых потерь. Поэтому выбор материалов сердечника, препрега и медной фольги имеет решающее значение при конструировании печатной платы.

В волновых системах проходные отверстия часто создают наибольшие помехи, поскольку они могут вносить разрыв импеданса в межсоединения с регулируемым импедансом. Для перехода между слоями в многослойных печатных платах используются различные типы сквозных отверстий - глухие, заглубленные или сквозные. Все они имеют паразитные элементы, которые вызывают вносимые потери на высоких частотах.

Изучение трассировки волнового межсоединения с помощью рефлектометрии во временной области на тестовом образце иногда позволяет обнаружить падение емкостного импеданса в сквозных отверстиях с покрытием при переходе между слоями. Такие провалы импеданса проблематичны по двум причинам. Во-первых, они вызывают отражения, которые могут привести к появлению стоячих волн и сильных излучаемых электромагнитных помех. Во-вторых, они снижают уровень сигнала, который может достичь конечной нагрузки, то есть вызывают вносимые потери.

Оптимизация вносимых потерь в печатных платах

Решение проблемы вносимых потерь является основополагающим при разработке высокоскоростной печатной платы, отвечающей вашим конкретным потребностям. Признание основных причин потери сигнала позволяет точно выбрать материалы для укладки, влияющие на плотность плетения стекла, плотность смолы и толщину печатной платы. Подводя итог, отметим, что при планировании монтажа печатной платы следует учитывать следующее:

  • Выбирайте низкопрофильные варианты меди, например, очень низкопрофильную медь ED или альтернативный оксид, чтобы минимизировать эффект кожи и шероховатость поверхности.
  • Выберите более плотное плетение стекловолокна для улучшения диэлектрической проницаемости или, наоборот, расположите медные трассы под углом к более рыхлому плетению, чтобы сохранить целостность сигнала.
  • Выбирайте материалы с низкой диэлектрической проницаемостью и плавной обработкой широкого спектра сигналов благодаря плоской частотной характеристике.
  • Используйте материалы с наименьшими потерями диэлектрических свойств и ограничьте радиус действия, чтобы ограничить коэффициент рассеивания.

Различные соображения: Вносимые потери по сравнению с возвратными потерями разъемов

Разъемы представляют собой лишь один из многих элементов линии передачи сигнала многоплатной системы, расположенной между передатчиком и приемником. При обсуждении межсоединений часто подчеркивается, что межсоединения являются индуктивными нарушителями импеданса. На высоких частотах они напоминают индукторы и при неправильном проектировании могут вызывать отражения. Но разъемы ведут себя аналогичным образом, действуя как миниатюрные линии передачи со своим собственным импедансом, который может влиять на взаимодействие сигналов.

Несмотря на желание иметь безупречные разъемы, в реальности они вносят возвратные и вносимые потери. Эти потери возникают из-за несоответствия импеданса, в основном из-за площадок для поверхностного монтажа на разъемах. Сквозные разъемы также вносят свой вклад во вносимые потери, поскольку контакты вносят индуктивные и емкостные расхождения в импеданс.

Площадки SMD-разъемов часто увеличивают емкость на длину, если они покрыты более широкой медью, что, соответственно, снижает характеристический импеданс трассы на площадке разъема. Эта разница в емкостном импедансе вызывает отражение сигнала, что приводит к потерям на возврат и вносимым потерям в разъеме.

Выбирайте PCBPit для комплексных решений по сборке печатных плат прямо сейчас >>

Поделиться:

Другие посты

Печатная плата

Почему печатные платы экологичны?

Почему печатные платы экологичны? Печатные платы (ПП) - это невоспетые герои современной электронной промышленности. Они играют жизненно важную роль в

ru_RUРусский