حرف های پراکنده GitHub
حرف های پراکنده Rss

RF بشین که دارم میام

نوشته شده توسط بیژن | در دسته مخابرات | نوشته شده در ۱۶-۰۶-۱۳۹۷

۲

خب کم کم داریم می رسیم به جاهای جذاب کار یعنی بخش RF! یعنی زیبایی محض یعنی قلب من….. اولین بردی هست که دارم ۵۰ اهم روش می زنم. بالاخره هر کی یه جایی باس شروع کنه دیگه ما هم با یه برد غول با ۶۵۰ قطعه تو ۱۱ در ۱۰ سانت میکس با کلی دیجیتال میجیتال و سویچینگ. خوشبختانه البته خیلی جای ترس نیس. خدا رو داریم. Allegro رو داریم و دکتر اقدم و کاظمی و استاد دولو پس خیلی جای ترس نیس. دکتر فخار می گف ۵۰ اهم مجبوری زیر لایه رو نازک بگیری 8mils رایجه ولی خیلی نازکه و استحکام نداره. رستافن توش یادمه برد های دولایشون رو پیچ می کردن به یه بدنه آلومینیومی و تمام. راه ساده تر و گرون ترش البته برد چهار لایس.

تو این پست می خوام تجربیاتی که سر رسیدن به امپدانس های مورد نیاز داشتم رو بنویسم و یکمم بحث کنم سره اینکه چه constraint هایی توی کار بخاطر محدودیت های ساخت و طراحی احتمالا به برد اعمال می شه.

■ پنجاه و دیگر هیچ

می دونیم امپدانس یه خط می شه Z = L/C (فعلا حوصله لاتک نیس) و C متناسب هست با عرض ترک پس هر چی ضخامت ترک رو PCB کم بشه امپدانس هم کمتر می شه. حالا فرض کنید شما می خواید رو یه PCB دو لایه با ضخامت 1,6mm خط ۵۰ اهم بسازید. برای اینکار ضخامت ترک ممکنه بشه 40mils یا حتی بیشتر هم بشه. یه ترک خیلی گنده که اصلا با سایز پایه ها متناسب نیست. مجبورید taper کنید و کلی دردسر های دیگه. یه راه اینه که ضخامت زیرلایه رو کم کنیم مثلا از 61mils (معادل 1.6mm) بیایم زیرلایه 8mils ای انتخاب کنیم. چون فاصله تا زمین کم شده C زیاد می شه و درنتیجه با عرض ترک کمتری (تو این حالت 17mils رو RO4003) می شه به ۵۰ اهم رسید. اینکه چه ضخامتی با چه دی الکتریکی انتخاب کنیم می شه stackup و در ادامه به نکات ریز و درشتی که تو کار دیدم می پردازیم.

■ Stackup و داستان هایش

استک up یکی از تریکی ترین part ها توی PCB هست. و اولین اصطلاحی که بهش بر می خورید prepreg و core هست. core ها همین PCB های خامی هست که از بازار قابل خریده. مثلا یه FR4 که دو طرفش مس خورده. حالا prepreg چیه؟ ها! سوال خوبیه ولی برای اینکه درک کنید prepreg چیه بیاید stackup زیر که ماله یه برد 10 لایس رو با هم ببینیم.

این شکل شاید nتا نکته توش هست که هر چقدر بگم کمه. خب اول بگیم دنبال چی هستیم. روی لایه top و bottom پنجاه اهم می خوایم اما ۵۰ اهمی که حدود ۱۵ ۱۶ mils باشه. چرا؟ چون نیاز به taper سر پایه ها حذف شه.

برای لایه های سیگنال درونی اونایی که DDR عبور می کنن باید بشه به امپدانس ۴۰ اهم رسید ولی باید سایز ۴ تا ۵ mils. حالا باز چرا 4 تا 5mils؟. چون اگه کمتر از 4mils بشه clearance کارخونه های PCB سازی نمی کشه یا اگه بکشه مجبورین با grade بالاتری بزنین که PCB ایتون گرون تر می افته اگرم بالاتر از 5mils بشه دارین زمین روی pcb از دست می دین و بعضی جا ها که می شد ترک رد بشه دیگه نمی شه که روتینگ رو بسیار مشکل می کنه. توی تست هام با BGA های با گام 0.8mm نهایتا می شه تا 7mils ترک رد کرد.

یه سری از لایه ها هم باید توش ۵۰ اهم رد کرد (خط های single ended برای 9361) و SD Card و …. ۵۰ اهم چون نسبتا به ۴۰ اهمه نزدیکه خیلی داستان خاصی برای رسیدن بهش نیس اما LVDS ها که دیفرانسیلی ان باید ۱۰۰ اهم برده شن که یکم سخت بود. در ادامه می پردازیم به رسیدن به ۱۰۰ اهم دیفرانسیلی.

■ دیفرانسیلی های بددست

کلا من تجربه خوبی با دیفرانسیلی ها نداشتم حالا تو حالت خاص من اینطور بوده یا کلی نمی دونم. اولین نکته اینه که وقتی می گن دیفرانسیلی ۱۰۰ اهم منظور دو ترک ۵۰ اهم کنار هم هست. لزوما دو تا ترک ۵۰ اهم کنار هم نمی شه دیفرانسیلی لزوما هم یه دیفرانسیلی صد اهم دو تا ۵۰ اهم نیس ولی حدودا این قانون برقراره یعنی یه diff صد اهمی دو تا ۷۰ یا دو تا ۳۰ نیس. برای رسیدن به ۱۰۰ اهم اولا هر کدوم از ترک ها باید نزدیک به ۵۰ باشه بعد برای اینکه کلش بشه ۱۰۰ اهم فاصله بین دو تا ترک به شما درجه آزادی می ده.

در مرحله بعد برای پیدا کردن فاصله مناسب با دو تا اصطلاح مواجه می شن. Edge Coupled و Broadside. اینکه کدوم بهتره رو بعدا صحبت می کنیم ولی هر کدوم یعنی چی خیلی درشت و واضح تو شکل زیر نمایش داده شدن. تنها پارامتری که علاوه بر پارامترهای single ended هست، S یا diff spacing هست. توجه کنید که S فاصله بین دو ترک از لبه هست (نه از وسط). تو Allegro توی XSection هم diff pair همین S از لبه ترک به ترک هست (تست شده با FMComms Rev.A).

حالا داستان اینه که این S قصه ما شد یه غصه دیگه کنار Line Width که نه می شه خیلی کمش کرد بخاطر clearance و نه می شه زیادش کرد بخاطر جایی که می گیره. محدودیت هامون رو برد من حداقل S هه 4mils هست و حداکثرش 10mils که برای بیش از 8mils فقط با neck mode امکان پذیره. neck mode می گه تا نزدیکای BGA با diff space مناسب و ۱۰۰ اهم بیار. از یه region به داخل سگ خور با diff space کمتر بیا تو. اینم بصورت تصویریش

در کل دیفرانسیلی رسیدن به مقادیر مناسب سخت تره. چون روی لایه سیگنال هم Single Ended پنجاه اهمی هست و هم دیفراسیلی ۱۰۰ اهم. و برای اینکه هم ۵۰ اهمیه هم ۱۰۰ اهمی بهشون همزمان با مقادیر قابل تحمل رسید یکم کار سختیه. شاید استفاده از Broadside می تونس این مورد رو راحت تر کنه که تست نکردم ولی خب چون یه پارامتر S کم می شه (چرا؟) و فقط ضخامت عرض لایه هست شاید، شاید راحت تر بشه.

اینم یه فیلم در رابطه با CM دیفرانسیلی ها از عمو Steve

■ دی الکتریک

دی الکتریک ها گفتم دو نوع هستن prepreg و core. کور به دی الکتریک هایی می گن که دو طرفش مس خورده. مثل rogers و … در مقابل prepreg دی الکتریک های پلیمری هستن (ترکیبی از مواد اضافه کارخونه) که طی یک فرایندی به نام curing که با داغ کردن یا تابوندن uv هست محکم می شن. prepreg ها چون اول کار سفت نیستن قابلیت تنظیم ضخامت رو دارن که می شه از 2mil به بالا به ضخامت دلخواه رسوندشون. همینطور prepreg ها بعنوان چسب هم عمل می کنن و بهمین خاطر جاهایی که روی لایه های درونی etch شدن هم با prepreg پر می شه (بجای هوا) که ممکنه خوب یا بد باشه. نکته: توی stackup توی لایه های سیگنال ضریب گذردهی رو باید اپسیلون prepreg گذاشت.

توی PCB من ۳ تا core وجود داره top و bottom و یه لایه وسط. نکته اصلی در رابطه با core ها اینه که ضخامتشون خیلی دست شما نیست مثلا RO4003 سایز هاش فقط 8mils و 12mils و ۱۶ و ۲۰ و ۳۲ هست. اینم سایزای خود کارخونه هست یعنی تو کل جهان ro4003 بغیر از این ضخامتا نیست. البته rogers دی الکتریک های دیگه ای هم داره که حتی 4mils هم هستن با perfromance همین RO4003 که البته گرون ترن.

تو حالت من 8mils کاملا جواب کارم رو می داد چون تقریبا می شد عرض ترک 17mils برای رسیدن به ۵۰ اهم. با یکم تلورانس با 16mils من برد رو کشیدم که تقریبا همون 52.5 اهم در می یاد.

■ کنترل امپدانس

در عمل هر چقدر هم که شما دقیق ۵۰ اهم توی طراحی تنظیم کنید در ساخت مقادیر تغییر می کنه یک راه خوب برای حل این مشکل کنترل امپدانس هست. یعنی شما می نویسید من می خوام فلان ترک هام این امپدانس رو داشته باشن و دیگه کارخونه خودش استک آپ رو طوری tune می کنه که تا حد ممکن امپدانس ساخته شده به مقادیری که تعیین شدن نزدیک در بیاد.

 خوش باشید

نظرات (۲)

سلام، شرکتی توی ایران هست که کنترل امپدانس هم انجام بده؟

———–
پاسخ: sسلام اطلاعی ندارم

جالب استاددد

———–
پاسخ: استااااااااد فقط استاددد سرور
منو می تونی جوجو صدا کنی