PCB-Techniken für HF-Schaltungen

Nach diesem Application Note AN47FA (1991) zur linearen Technologie ( Analog.com ) fand ich diese Art von HF-Leiterplatten unter vielen anderen sehr ähnlich (Abb. 32, S. 18 und Abb. F10, S. 107).

(Die Bilder sind aufgrund der Ästhetik des Dokuments in Schwarzweiß.)

Abgesehen davon, dass es sich tatsächlich um einzelne Kupferplatten handelt, dh streng genommen nicht um Leiterplatten, sind einige der Kriterien, die aus den Erläuterungen des Dokuments abgeleitet werden:

• Verkürzen Sie die Ausgangsleitungslängen.
• Verwenden Sie eine globale Grundebene.
• Verwenden Sie eine Platte hinter einem Anschluss als Reflexionsebene.

Aber sind diese Techniken tatsächlich in moderneren HF-Leiterplatten standardisiert?

Welches sollte eine formellere Richtlinie für diese Techniken sein?

Werden sie irgendwie von besseren Komponenten der PCB-Drucktechnologie abgelöst?

Oder sind diese Schaltungen so aufgebaut, weil die Leiterplatten in dieser Zeit teurer waren? Ich bezweifle wirklich diesen letzten Punkt, Labortechniken zur Herstellung von Leiterplatten waren zu dieser Zeit bekannt, und dasselbe Dokument wies auf das nachlässig gemachte Löten hin.

Danke im Voraus,

Ich muss dem legendären Jim Williams (und Bob Pease, der auch für diese Technik bekannt war) widersprechen. Dies sind meiner Meinung nach keine HF-Schaltungen. Dies ist eine Reihe von Techniken, um das Modell mit konzentrierten Elementen, das viele Schaltungsentwickler verwenden, auf immer höhere Frequenzen zu bringen (zu versuchen).

Das Schaltungsdesign erfolgt im Allgemeinen mit unserem Modell mit konzentrierten Elementen - es ist die Art und Weise, wie die meisten von uns unterrichtet werden und die meisten von uns "denken" - wir haben konzentrierte Komponenten wie Widerstände, Transistoren, Kondensatoren usw., die mit Verbindungen verbunden sind, die haben keinen Verlust, keine Verzögerung oder Induktivität.

$^1$

Der Schlüssel ist, dass wir im "echten" HF-Design aufhören, diese Verbindungen als idealisiert zu betrachten. Stattdessen denken wir über Impedanzanpassung nach und modellieren Verbindungen als Übertragungsleitungen. Sobald wir dies tun und diese Übertragungsleitungen verwenden, müssen wir nicht mehr versuchen, die Verbindungen so kurz wie möglich zu halten, um ihre Auswirkungen zu minimieren, da wir ihre Auswirkungen von Anfang an berücksichtigen. Aus diesem Grund wird (oder sollte) das gesamte HF-Design mithilfe von Übertragungsleitungen und Impedanzanpassung durchgeführt.

Der Vorteil des hier gezeigten Aufbaus einer Schaltung besteht darin, dass sie schnell ist. Nehmen Sie einfach ein Stück Kupfer-Prototyp-Platine, löten Sie die Sachen zusammen und voila, wir haben unsere Prototyp-Platine zum Testen. Ich denke, in der modernen Technik hat sich dies geändert, da die Geräte immer kleiner wurden und wir jetzt (zumindest in meiner Arbeit) eine Platine entwerfen, mit der wir während der Entwurfsphase testen können - das Testen ist ein grundlegender Teil des Entwurfsprozesses. (Wenn Sie ein Design nicht zuverlässig und wiederholt testen können, können Sie es nicht verkaufen).

Beachten Sie, dass wir selbst bei HF manchmal immer noch ohne Übertragungsleitungen entwerfen, aber dann müssen wir die Verbindungen sehr genau modellieren, um die Leistung zu überprüfen.

Um Ihre Frage wirklich zu beantworten: Nein, es gibt keine solche Standardrichtlinie für das HF-Design, da dies in vielen modernen HF-Produktionsdesigns nicht der Fall ist.

$^1$

Diese Beispiele sind keine Produktionsschaltungen. Es handelt sich um Prototypen, die von Jim Williams gebaut wurden, einem bekannten Anwendungstechniker bei Linear Technology, bevor sie von Analog gekauft wurden.

Die Technik wird als Lötheften bezeichnet.

Soweit ich weiß, wird es nie für die Produktion verwendet, außer vielleicht für einige sehr einfache Fälle wie das Verdrahten eines Stromversorgungsinduktors in einen Stromkreis.

Aber sind diese Techniken tatsächlich in moderneren HF-Leiterplatten standardisiert?

Ja, auch bei der Herstellung einer Produktionsplatine ist es vorteilhaft, eine Grundplatte zu verwenden. Halten Sie die Kabel kurz. Normalerweise verwenden Sie einen Stecker für die Leiterplattenmontage anstelle dieser "Reflexionsplatte".

Welches sollte eine formellere Richtlinie für diese Techniken sein?

Ja, es gibt formellere Richtlinien. Es würde wahrscheinlich ein oder zwei Bücher brauchen, um sie zu erklären.

Dies ist keine "HF-Schaltung", wie wir sie heute kennen, eher wie ein Hochgeschwindigkeitsanalog

Die Technik, die Sie hier sehen, wird als Dead-Bugging bezeichnet , bei dem Komponenten freihändig auf einer blanken Kupferplatine montiert werden, die auch als Masseebene dient. Während es für jemanden seltsam erscheint, der daran gewöhnt ist, dass "RF-Design" die Provinz der GHz-Schaltungen mit verteilten Elementen ist, eignen sich Dead-Bug-Techniken sehr gut für Prototypen und einmalige Schaltungen in den HF- und VHF-Bereichen, in denen sich Breadboarding und Perfboards befinden ziemlich nutzlos, aber konzentrierte Schaltungselemente sind immer noch nützlich. Es ist auch gut für andere Arten von analogen Hochgeschwindigkeits- oder Präzisionsschaltungen geeignet, da die "Luftverdrahtung" von Dead-Bug-Techniken für Präzisionsarbeiten mit geringer Leckage gut ist (Luft ist ein dumm guter Isolator in einer Umgebung mit kleinen Signalen) Die kleinen Schleifenbereiche und die gute Grundebene verringern die Anfälligkeit für eingehende HF-Rohstoffe.