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可穿戴PCB设计需要考虑的三大问题|新皇冠体育
时间:2021-06-15 来源: 浏览量 次

【皇冠体育app下载】由于体积和尺寸都较小,对日益增长的可穿着物联网市场来说完全没现成的印刷电路板标准。在这些标准面世之前,我们被迫依赖在板级研发中所学的科学知识和生产经验,并思维如何将它们应用于独有的新兴挑战。

有三个领域必须我们尤其加以注目,它们是:电路板表面材料,射频/微波设计和射频传输线。PCB材料PCB一般由叠层构成,这些叠层有可能用纤维增强型环氧树脂(FR4)、聚酰亚胺或罗杰斯(Rogers)材料或其它层压材料生产。有所不同层之间的绝缘材料被称作半烧结片。

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可穿着设备拒绝很高的可靠性,因此当PCB设计师面对着用于FR4(具备最低性价比的PCB生产材料)或更加先进设备更加便宜材料的自由选择时,这将沦为一个问题。如果可穿着PCB应用于拒绝高速、高频材料,FR4有可能不是最佳自由选择。FR4的介电常数(Dk)是4.5,更加先进设备的Rogers4003系列材料的介电常数是3.55,而兄弟系列Rogers4350的介电常数是3.66。图1:多层电路板的叠层图,图中展出了FR4材料和Rogers4350以及核心层厚度。

一个叠层的介电常数所指的是叠层附近一对导体之间的电容或能量与真空中这对导体之间电容或能量的比值。在高频时,最差是有较小的损耗,因此,介电系数为3.66的Roger4350比介电常数是4.5的FR4更加合适更高频率的应用于。

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长时间情况下,可穿着设备用的PCB层数从4层到8层。层的建构原则是,如果是8层PCB,它可让获取充足的地层和电源层并将布线层垫在中间。这样,串扰中的纹波效应就能维持大于,能够显著增加电磁干扰(EMI)。在电路板版图设计阶段,版图决定方案一般是将大块地层紧邻电源分配层。

这样可以构成很低的纹波效应,系统噪声也能被增大到完全为零。这对射频子系统来说特别是在最重要。

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与Rogers材料比起,FR4具备较高的耗散因数(Df),特别是在高频的时候。对于更加高性能的FR4叠层来说,Df值在0.002左右,比普通FR4要好一个数量级。不过Rogers的叠层只有0.001或更加小。

当将FR4材料用作高频应用于时,就不会在插损方面产生显著的差异。插损被定义为在用于FR4、Rogers或其它材料时信号从A点传输到B点的功率损失。生产问题可穿着PCB拒绝更为严苛的电阻掌控,对可穿着设备来说这是一个最重要的因素,阻抗匹配可以产生更为整洁的信号传输。在较早前,信号支撑走线的标准公差是±10%。

这个指标对今天的高频高速电路来似乎过于好。现在的拒绝是±7%,在有些情况下甚至约±5%或更加小。这个参数以及其它变量不会严重影响这些电阻掌控尤其严苛的可穿着PCB的生产,进而容许了需要生产它们的商家数量。

使用Rogers特高频材料做到的叠层的介电常数公差一般维持在±2%,有些产品甚至可以超过±1%,相比之下FR4叠层的介电常数公差高达10%,因此,较为这两种材料可以找到Rogers的插损尤其较低。与传统的FR4材料比起,Rogers叠层的传输损耗和插损要较低一半。在大多数情况下,成本最重要。

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然而,Rogers能以可拒绝接受的价位获取比较低损耗的高频叠层性能。对商业应用于来说,Rogers可以和基于环氧树脂的FR4一起制成混合PCB,其中一些层使用Rogers材料,其它层使用FR4。在自由选择Rogers叠层时,频率是首要考虑到因素。

当频率多达500MHz时,PCB设计师偏向于自由选择Rogers材料,尤其是对射频/微波电路来说,因为上面的走线受到严苛的电阻掌控时,这些材料可以获取更高的性能。与FR4材料比起,Rogers材料还能获取更加较低的介电损耗,其介电常数在很长的频率范围内都很平稳。另外,Rogers材料可以获取高频工作拒绝的理想较低挂损性能。

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