Projektowanie PCB dla w.cz.

[SP3GO]

Wyobraźmy sobie, że projektujemy PCB dla czułego przyrządu pomiarowego na zakres UKF. Mamy na płytce (górna warstwa miedzi) "głowicę pomiarową" w postaci grupki połączonych odpowiednio elementów SMD otoczonych szerokim na 5mm pasem masy, do którego chcemy docelowo dolutować ekran z blaszki miedzianej przykrywający całą głowicę. Cała dolna warstwa miedzi (pod głowicą) stanowi też masę.
Na całej długości pasa otaczającego głowicę robimy przelotki łączące ten pas z masą na dolnej warstwie miedzi.

I teraz pytanie do bardziej doświadczonych Kolegów w projektowaniu PCB dla w.cz.:
Jak prawidłowo wykonać "przepusty" ścieżek doprowadzające i odprowadzające sygnały do takiej głowicy?

Początkowo myślałem sobie, aby normalnie dać ścieżki na górnej warstwie miedzi, które przechodzą przez ten pas masy (do którego będzie przylutowany ekran). Ewentualnie w tym miejscu dać solder maskę, aby zmniejszyć ryzyko zetknięcia się tej ścieżki z ekranem, choć ryzyko przetarcia się solder maski i zwarcia ciągle istnieje.

Ale wpadłem na inny pomysł: ścieżka na górnej warstwie miedzi wychodzi z jakiegoś elementu wewnątrz głowicy, następnie tuż przed pasem masy (tym z ekranem) dostaje przelotkę i przechodzi na drugą stronę, a dalej przechodzi na drugą stronę pasa masy. Tam znów przelotka i znów jest na górnej stronie miedzi.
Dzięki temu mamy pas masy wokół głowicy wolny od ścieżek - cały może być oblutowany ekranem bez ryzyka zwarcia ze ścieżką sygnałową, a na dolnej stronie miedzi mamy tylko krótki odcinek (na grubość pasa miedzi na górnej stronie) ścieżki z sygnałem we/wy z/do głowicy. Dodatkowo te krótkie odcinki ścieżek dostaną na całej długości otaczające je przelotki (co kawałek) łączące masę z dolnej warstwy miedzi z pasem masy na górnej stronie.

Co Wy na to? Jest w tym jakiś problem?

Czy jest jakaś reguła dla UKF, która mówi: "nie przeginaj z liczbą przelotek"?

Pozdrawiam,
Rafał SP3GO

[SP4EJT]

Ja tam się nie znam ale dla UKF dwie przelotki połączone ścieżką to już cewka
Dla GHz-ców kawałek prostej ścieżki to już znaczna indukcyjność.
Zobacz ten obrazek i zawartą w nim analogię:

Nie wiem na ilu GHz to pracuje ale te prostokąciki to pojemności a kawałki miedzianej linii to cewki.
UKF to może jeszcze nie GHz ale już blisko...
Raczej powinno być tak, że wszystko będzie OK nawet z przelotkami - zależy czy to będzie punkt układu, w którym ta mała indukcyjność może być czy nie.
Poniżej link do ciekawostki i nawet trochę w temacie, zobaczcie co gość tam nawyprawiał:
http://scummos.blogspot.com/2013/01/rf-m...board.html

[SQ9RFC]

http://allegro.pl/40szt-nfm21pc104r1e3-p...40895.html
https://www.google.pl/search?q=NFM21PC10...80&bih=950

[SP3GO]

(18-05-2017 22:15)SP4EJT napisał(a):  Poniżej link do ciekawostki i nawet trochę w temacie, zobaczcie co gość tam nawyprawiał:
http://scummos.blogspot.com/2013/01/rf-m...board.html

Niektórzy to się nieźle bawią!

(18-05-2017 23:33)SQ9RFC napisał(a):  http://allegro.pl/40szt-nfm21pc104r1e3-p...40895.html
https://www.google.pl/search?q=NFM21PC10...80&bih=950

O widzisz! Nie wiedziałem, że takie przepusty są w SMD.
No tylko wtedy już się trzeba nieźle bawić z ekranem, aby go dopasować do takiego elementu np. 0805.
Chyba póki co zostanę przy swoim rozwiązaniu z przelotkami
W każdym razie dziękuję za porady!

Pozdrawiam,
Rafał SP3GO

[SP4EJT]

Jak się boisz, że ci na sygnałowej ścieżce soldermaska się zdrapie od tego miedzianego ekranu to podpiłuj w tym miejscu trochę pilnikiem (oczywiście ekran) - wtedy blaszka miedziana nie będzie w tym miejscu się stykała z PCB i po sprawie.
Ja Ci odradzam przelotki ... drugim powodem jest to że dając przelotkę, PCB nie jest już w pełni ekranem od dołu bo jest ten kawałeczek ścieżki odsłonięty ... gdyby tam było np. wejście sondy AD8307 bez terminatora (jej impedancja wej to około 1k) to na pewno nie ucieszyłbyś się z tego. Moją lampkę biurkową w której jest świetlówka "słyszałaby" ta sonda.

[SP7WMX]

Zastanawiam się, bo są przepusty i kondensatory przepustowe o różnych pojemnościach, tu akurat 100n. I czy to 100n zwiera sygnał do masy ? Czy do sygnałowego przewodu w.cz nie powinien być przepust a te z kondensatorem tylko do zasilających ew. wolnych przebiegów?

[SP9FYS]

Zasadaąjest trzymanie się standardowej impedancji falowej ścieżek, tj. 50omów. Wtedy nie będziesz musiał się martwić jak je prowadzić.
Przykladowo, jeżeli używasz laminatu FR4 o grubości 1,5mm to impedancję falową 50omów ma ścieżka o szerokości 2,8mm. Odsyłam do bezpłatnego programu AppCad.
Co się zaś tyczy elementów biernych zwłaszcza kondensatorów istotnym kryterium jest rezonans własny. W tym konkretnym przypadku może się okazać, że kondensator 100nF jest w zasadzie indukcyjnością.
Wyjscia sygnalowe realizować należy nie przez jakieś przepusty o nieokreślonej impedancji falowej tylko przez wybrane złącze koncentryczne np SMA, SMB lub inne w zależności od potrzeb.

[SP3GO]

(19-05-2017 16:12)SP7WMX napisał(a):  Zastanawiam się, bo są przepusty i kondensatory przepustowe o różnych pojemnościach, tu akurat 100n. I czy to 100n zwiera sygnał do masy ? Czy do sygnałowego przewodu w.cz nie powinien być przepust a te z kondensatorem tylko do zasilających ew. wolnych przebiegów?

Dobre pytanie i też się nad tym chwilę zastanawiałem. Jednak w nocie katalogowej do tych elementów jest schemat sugerujący, że sygnał przechodzi wolny od lewej do prawej jakby "pomiędzy" okładkami kondensatora, do którego mamy małe złącza pośrodku elementu SMD, które (jak rozumiem) należy podłączyć do masy.
Niektóre jednak takie przepusty (zależy od typu) wprowadzają istotną rezystancję dla sygnału (od 10 do 100 omów na przykład), ale jednak (jeśli dobrze rozumiem), każdy taki przepust normalnie przeniesie sygnał DC, bo na drodze sygnału nie ma kondensatora.

(19-05-2017 20:23)SP9FYS napisał(a):  Zasadą jest trzymanie się standardowej impedancji falowej ścieżek, tj. 50omów. Wtedy nie będziesz musiał się martwić jak je prowadzić.
Przykładowo, jeżeli używasz laminatu FR4 o grubości 1,5mm to impedancję falową 50omów ma ścieżka o szerokości 2,8mm. Odsyłam do bezpłatnego programu AppCad.

Eeee... no bez przesady...
Po pierwsze, nie zawsze chcemy mieć 50 omów - to standardowa impedancja dla anteny, a nie dla wszystkich wejść/wyjść różnych bloków układów elektronicznych.
Po drugie, nie trzymałbym się sztywno tych teoretycznych wyliczeń, że ścieżka o takiej grubości i na takim laminacie ma 50-omów. W praktyce pewnie wystarczy, że ta ścieżka zbliży się do masy, albo do innej linii sygnałowej, aby jej impedancja uciekła w jedną lub w drugą stronę...

(19-05-2017 20:23)SP9FYS napisał(a):  Co się zaś tyczy elementów biernych zwłaszcza kondensatorów istotnym kryterium jest rezonans własny. W tym konkretnym przypadku może się okazać, że kondensator 100nF jest w zasadzie indukcyjnością.

No ale, jeśli dobrze rozumiem, ten kondensator mówi nam tylko o tym, jaki sygnał pasożytniczy "zwiera" on do masy, a więc na im większych częstotliwościach pracujemy, tym mniejszy kondensator w takim "przepuście" powinien być, a sygnał przechodzi pomiędzy okładkami takiego kondensatora.

(19-05-2017 20:23)SP9FYS napisał(a):  Wyjscia sygnalowe realizować należy nie przez jakieś przepusty o nieokreślonej impedancji falowej tylko przez wybrane złącze koncentryczne np SMA, SMB lub inne w zależności od potrzeb.

Ale ja chcę mieć "głowicę pomiarową" i "inne elementy" na jednej PCB, więc nie będę tam dawał SMA pomiędzy nimi - SMA będzie tam, gdzie sygnał wchodzi/wychodzi poza PCB

Pozdrawiam,
Rafał SP3GO

[SQ9RFC]

(19-05-2017 16:12)SP7WMX napisał(a):  Zastanawiam się, bo są przepusty i kondensatory przepustowe o różnych pojemnościach, tu akurat 100n. I czy to 100n zwiera sygnał do masy ? Czy do sygnałowego przewodu w.cz nie powinien być przepust a te z kondensatorem tylko do zasilających ew. wolnych przebiegów?

Taki przepust to jakby kondensator SMD w metalowej puszeczce stanowiącej ekran. Pojemność możesz wybrać z katalogu. Są jeszcze "przepusty" bardziej rozbudowane z kondensatorami i cewkami tworzącymi filtry t i pi. Poczytaj o filtrach EMI.

[SP9FYS]

'SP3GO napisał(a):...
Po pierwsze, nie zawsze chcemy mieć 50 omów - to standardowa impedancja dla anteny, a nie dla wszystkich wejść/wyjść różnych bloków układów elektronicznych.
Po drugie, nie trzymałbym się sztywno tych teoretycznych wyliczeń, że ścieżka o takiej grubości i na takim laminacie ma 50-omów. W praktyce pewnie wystarczy, że ta ścieżka zbliży się do masy, albo do innej linii sygnałowej, aby jej impedancja uciekła w jedną lub w drugą stronę...
....


Ale ja chcę mieć "głowicę pomiarową" i "inne elementy" na jednej PCB, więc nie będę tam dawał SMA pomiędzy nimi - SMA będzie tam, gdzie sygnał wchodzi/wychodzi poza PCB

Coś mi sie wydaje Kolego, że długa droga przed tobą...
50omów to standardowa impedancja w technice w.cz. (nie tylko anteny) i jezeli chce się, żeby jakoś jedno do drugiego pasowało, to lepiej jest się jej trzymać niż stosować własne wynalazki. Oczywiscie nikt nikogo nie zmusza
"W praktyce" linie są b. odporne na obecność "innych elementów" w pobliżu i jej impedancja tak dobrze trzyma parametry jak dokładnie jest wykonana i jakiej jakości jest podłoże laminatu.