Técnicas de PCB para circuitos de RF

Após esta Nota de Aplicação da Tecnologia Linear ( Analog.com ) AN47FA (1991), eu encontrei esses tipos de PCBs de RF, entre muitos outros, muito semelhantes (fig.32 p.18 e Fig.F10 p.107).

(As imagens estão em preto e branco por causa de algumas estética do documento.)

Pondo de lado que estas são, na verdade, placas de cobre únicas, ou seja, não PCB estritamente falando, alguns dos critérios inferidos nas explicações do documento são:

• Encurte os comprimentos dos condutores de saída,
• Use um plano global de solo,
• Use uma placa atrás de um conector como plano de reflexão.

Mas essas técnicas são realmente padronizadas em PCBs de RF mais modernos?

Qual deveria ser uma diretriz mais formal para essas técnicas?

Eles são de alguma forma substituídos por melhores componentes da tecnologia de impressão PCB?

Ou esses circuitos são construídos dessa maneira porque, naquele tempo, os PCBs eram mais caros? Eu realmente duvido deste último ponto, as técnicas de laboratório para fabricar PCBs eram bem conhecidas na época, e o mesmo documento apontava a solda feita de forma descuidada.

Desde já, obrigado,

Eu tenho que discordar do lendário Jim Williams (e Bob Pease, que também era conhecido por essa técnica). Estes, na minha opinião, não são circuitos de RF. Este é um conjunto de técnicas para (tentar) empurrar o modelo de elementos agrupados que muitos projetistas de circuitos usam para frequências cada vez mais altas.

O design de circuitos geralmente é feito com nosso modelo de design de elementos agrupados - é o modo como muitos de nós somos ensinados e a maioria de nós "pensamos" - agrupamos componentes como resistores, transistores, capacitores, etc. ... conectados a conexões que não tenha perda, atraso ou indutância.

É claro que, na prática, essas conexões não ter perda (resistência), uma indutância, capacitância, etc. O impacto dessas interconexões não-ideais tornam-se mais e mais de um problema com maior freqüência (principalmente a parte indutância, neste caso). Como resultado, para conexões '' altas frequências '', o modelo falha e esses componentes não ideais têm um impacto significativo no desempenho. Para reduzir esse impacto o máximo possível, a Williams propõe reduzir o máximo possível a indutância parasitária.$^1$

A chave é que, no design de RF '' real '', paramos de pensar nessas interconexões como idealizadas. Em vez disso, começamos a pensar em correspondência de impedância e modelagem de interconexões como linhas de transmissão. Quando o fazemos e usamos essas linhas de transmissão, não precisamos mais tentar tornar as interconexões o mais curtas possível para minimizar seu impacto, pois o incluímos desde o início. É por isso que todo o design de RF é (ou pelo menos deveria ser) feito usando linhas de transmissão e correspondência de impedância.

A vantagem de construir um circuito como mostrado aqui é que ele é rápido. Basta pegar um pedaço de placa protótipo de cobre, material de solda e pronto , temos nossa placa protótipo para testar. Acho que na engenharia moderna isso mudou, à medida que os dispositivos se tornaram cada vez menores e agora (pelo menos na minha linha de trabalho) projetamos uma placa para testar durante a fase de design - o teste é uma parte fundamental do processo de design. (se você não puder testar de forma confiável e repetida um design, não poderá vendê-lo).

Observe que, mesmo na RF, às vezes ainda projetamos sem linhas de transmissão, mas precisamos modelar com precisão as interconexões para verificar o desempenho.

Portanto, para realmente responder à sua pergunta, não, não existe uma diretriz padrão como essa para o design de RF, porque isso não é algo que é feito em muitos projetos de RF de produção modernos.

$^1$ O que é uma '' alta frequência '' é relativo - para um projetista analógico que realiza medições de baixa tensão, alta precisão, algumas centenas de MHz pode ser '' alta frequência ''. Para os projetistas de radares de ondas milimétricas, alguns GHz ainda são "baixa frequência".

Esses exemplos não são circuitos de produção. Eles são protótipos construídos por Jim Williams, um conhecido engenheiro de aplicações da Linear Technology antes de serem comprados pela Analog.

A técnica é chamada de aderência de solda.

Até onde eu sei, nunca é usado para produção, exceto talvez em casos muito simples, como conectar um indutor de alimentação de energia em um circuito.

Mas essas técnicas são realmente padronizadas em PCBs de RF mais modernos?

Sim, mesmo ao fabricar uma PCB de produção, é benéfico usar um plano de aterramento, manter os leads curtos. Normalmente, você usaria um conector projetado para montagem de PCB em vez da "placa de reflexão".

Qual deveria ser uma diretriz mais formal para essas técnicas?

Sim, existem diretrizes mais formais. Provavelmente seria necessário um ou dois livros para explicá-los.

Este não é um "circuito de RF" como o conhecemos hoje, mais como o analógico de alta velocidade

A técnica que você vê aqui é chamada de dead dead bugging , componentes de montagem à mão livre em uma placa de circuito impresso de cobre que também serve como um plano de aterramento. Embora pareça estranho para alguém que está acostumado a "design de RF" ser a província dos circuitos de elementos distribuídos da faixa de GHz, as técnicas de insetos mortos são muito boas para prototipagem e circuitos únicos nas faixas HF e VHF, onde as placas de ensaio e perfboards são elementos de circuito bastante inúteis, mas agregados ainda são úteis. Também é bom para outros tipos de circuitos analógicos de alta velocidade ou precisão, pois a "fiação de ar" das técnicas de insetos mortos é boa para trabalhos de precisão com baixo vazamento (o ar é um isolador estupidamente bom em ambientes de pequeno sinal) e as pequenas áreas de loop e o bom plano de aterramento reduzem a suscetibilidade a ruídos de RF recebidos.