ההשפעה של גורמים סביבתיים על ביצועים מהירים

מעגלים מהירים מאוד יוצרים את עמוד השדרה של אלקטרוניקה מודרנית, המאפשרים הכל מקישורים נתונים של ג'יגהביט-פר-שני במרכזי נתונים לעיבוד בזמן אמת בכלי רכב אוטונומיים ותקשורת מדויקת RF במערכות חלל.הדוח הבלתי פוסק לעבר תדרים מתקדמים יותר, לבחון שולי תזמון הדוקים יותר, וצמצם את רמת הגיאומטריה המוטורית שלהם באופן שיטתי, כלומר, אפילו הפרעות קטנות יכולות לפגוע בביצועים או לגרום לכשלים מוחלטים, בעוד שלעתים קרובות להתמקד באסטרטגיות מהירות על בסיס קבוע, על ידי אופטימיזציה של תפקוד סביבתית, באופן משמעותי, ואפקטים, ואפקטים, באופן משמעותי של תפקוד מכני, על ידי תפקוד מכני, על פני תפקוד מכני, על ידי תפקוד מכני, על פני תפקוד מכני, על פני תפקוד מכני, על פני תפקוד מכני, על ידי תפקוד סביבתי, ואפקטים, על ידי תפקוד סביבתי, על ידי תפקוד מכני, באופן קבוע, על ידי תפקוד מכני, על ידי תפקוד מכני, על ידי תפקוד מכני, על ידי תפקוד יעיל, על ידי תפקוד מכני, על ידי תפקוד מכני, על ידי תפקוד מכני, ואפקטים, על ידי תפקוד יעיל של תפקוד מכני, על ידי תפקוד זה, על ידי תפקוד יעיל יותר, על ידי תפקוד זה, על ידי תפקוד יעיל באופן קבוע, על ידי תפקוד זה

גורמי סביבה מרכזיים המשפיעים על מעגלים מהירים

ההתנהגות של חומרים ואותות חשמל משתנה באופן משמעותי כאשר נחשפים לסביבות לא-אידיות. כי מעגלים מהירים פועלים בתדרים שבהם השפעות פרציטיות שולטות, אפילו שינויים קטנים קבוע דיאלקטרי, התנגדות למוליכים או ממדים פיזיים יכולים לשנות את המכשולים, עיכוב ההתפשטות, ואת שולי הרעש. להלן אנו חוקרים את הגורמים הסביבתיים המשפיעים ביותר ואת המנגנונים שבאמצעותם הם פועלים.

טמפרטורה משתנה

הטמפרטורה היא ככל הנראה הלחץ הסביבתי הנפוץ ביותר.כפי שעולה טמפרטורת הצומת או טמפרטורת הירכיים, עלייה במוליכים (כ-0.4% per ° C עבור נחושת), עלייה בהפסדים מנוגדים ו- I2R חימום.אפקט זה מזיק במיוחד ברשתות ההפצה של כוח שבו IR טיפות גדל ואת שולי התזמון מתכווץ.

הומור וMoisture

מוסטאור מציבה איום כפול - קורוזיה והשפלה דיאלקטרית.כאשר לחות חופפת על לוח מעגלים, בצלים אלקטרוליטיים יוצרים נתיבי פילוף בין המוליכים, שעלולים לגרום לגדילה דהנדרית (שרקבים) ועיגולים קצרים.לחות גבוהה גם מזרזת את קורוזיציה גליונית קבועה בממשקי מתכת חשופים (למשל, גלימות מגע, אותות שנמכרומים, אותות ממתחים, לקליטים קצרים יותר, אך ורק להפחתה גבוהה יותר, להפחתה של ירידה של ירידה.

אלקטרומגנטי הבין-לאומית (EMI)

מעגלים מהירים הם גם פולטים וקורבנות של אנרגיה אלקטרומגנטית.במהירויות מעבר ל-100 MHz, אפילו עקבות קצרים של PCB לפעול כמו אנטנה חיצונית EMI - קווי כוח, מנועים, משדרים אלחוטיים - יכולים להזריק רעש כי מקבל מדינות לוגיות או מניעים דחפים קבועים לתוך אזורי מתח בלתי מוגנים.

« הלם מכני ומסתורי

במכוניות, חלליות וסביבות תעשייתיות, רטט וזעזוע הם סיכונים מתמידים. מתח מכני יכול עייפות מפרקים מכר, קרמיקה קפצוברס, ולגרום ליצירת קשר לסירוגין במחברים. רטטים מכניים גבוהים עשויים גם לשנות קיבולים קצבים של עקבות או רכיבים, אפילו שיפור רעש מיקרופוני במתחים אנלוגיים או ג'טר קטן בשעון דיגיטלי.

ביטחון ולחצים

לחץ אטמוספירי בגובה גבוה מוריד את מתח ההתמוטטות הדיאלקטרי של האוויר, מגביר את הסיכון של קשת בין מוליכים ממותקים הדוקים או בשוליים חדים.זה קריטי במיוחד עבור נתיבי חשמל וטראנסים בעלי מתח גבוה במערכות כמו כלי אוויר או מטענים מהירים (בנוסף, צפיפות אוויר נמוכה יותר מפחיתה את היעילות של קירור; מערכת שמסתמך על סף מהירות גבוהה של 22 מטרים).

ריכוזים ובודדים

מדדי אבק, תרסיס מלח, ו-כימיקלים יכולים לדרג ביצועים מהירים בדרכים מרובות. חלקיקים מוליכים (פחמן, הגשת מתכת) התיישבו על לוח יכולים ליצור נתיבים מנוגדים בין pins או באמצעותם, שינוי אי-נוחות והגדלת הדלפה הנוכחית. Salts (בסביבות סודיות) יכול להאיץ את קורוזיציה ויכול להרוס מחברים דקים בתוך שעות אם לא מוגן מפני חומרים מקבציים (אונדנטים) או חומרים ממכשירים (אונדנטים).

אסטרטגיות לאפקטים סביבתיים

התייחסות לגורמים לעיל דורשת גישה רב-שכבתית המשתרעת על פני בחירת חומרים, כללי עיצוב, ציפויי מגן וניהול תרמי.אסטרטגיות הבאות מוכחות שיטות הטובות ביותר בהנדסת מעגלים במהירות גבוהה.

ניהול ארס

ניהול תרמי יעיל מתחיל ברמת הלוח.בחירת מעבורות PCB עם טמפרטורה גבוהה זכוכית תלוי (Tg > 170 מעלות צלזיוס) ו- CTE נמוך (למשל, פולימידי או עקבות גבוהים של FRg-4) מפחית את ההתפשטות באופן לא מתאים (Rirmal Throughs unders-inated טמפרטורה) על גבי רכיבי חום (FPGAs, מודולים, transceivers) לבצע חום במהירות גבוהה מטוסים פנימיים, להפיץ אותו לשרירים מהירים יותר.

הומור והגנה מפנים

קו ההגנה הראשון נגד לחות הוא ציפוי תואמים. Acrylic, סיליקון, ו parylene הן אפשרויות נפוצות: acrylic הוא קל לעבוד מחדש אבל פחות עמיד לחות; סיליקון מספק גמישות טובה טווח טמפרטורה; parylene מציעה תכונות מחסום מעולה ולחות אחידות על כללי גיאמטריה מורכבים.

EMI Shielding and Signal Integrity

הפחתה אלקטרומגנטית מתחילה עם שכבת שכבת שטח חזקה: מטוסים קרקעיים מוצקה מיד ליד סמן שכבות שליטה עכבות ולספק נתיב החזרה דלת חינוך נמוך.זוגים שונים מתפוגג עם אורך וניתוק חזק להבטיח פיזור משותף (מפרקים) של ירידה בשרירים (מדבקים באפקטים חשמליים בדלקתיים) עם ירידה מהירה של גרורות גבוהה (pate) עם רמות דלקות מהירות גבוהה יותר של דלק (picial) עם ריצוף ב-pate cipicial) עם רמות דלקות לחץ אוויריות (pSTpST) על פני טווח חשמליות מהירות גבוהה.

רובוט מכני

חסינות וחסינות הלם משופרים באמצעות עיצוב מכני: שמירה על לוח-to-chassis באמצעות עצירות ומנעולים כביסה, שימוש בנוקשות עבור לוחות גדולים או גמישים, וסיר של רכיבים רגישים.מכרה יתרונות אמינות משותפת של מתחת לתחתית (פסוקס מפצה תחת מאגרי כדור) או ציפוי מותאם המספקת תמיכה מכנית נוספת.

עיצוב בטיחות ולחצים

כדי להפחית את הסיכון לגבהים, להגדיל את הצטברות ואת מרחקי ההנקה בהתאם ל- IPC-2221B או IEC-60-950-1 עבור הגובה הספציפי. השתמש בציפוי קונפורציה כדי לשפר עוד את העוצמה הדיאלקטרית.עבור ניהול תרמי בגובה, נניח ירידה של 40-50% בהעברת חום מקבילה לרמה הים ולגדל יתר לחץ (למשל, צמצום מתח שלילי) כולל לחץ סביבתי (מתאים).

מניעת זיהום

יישום תקני הרכבה נקיים (Class 1000 או יותר) עבור לוחות עתיר רגישים. ציפוי קונפורמנטלי מגן גם מפני זיהום חלקיקים (התמכה חלקית) עבור התנגדות בתחמי מלח (סביבות Marine), מציין מחברים עם נירוסטה או פגזים מצופים ניקל, ולהשתמש במגעים עם זהב-plated.com-plats-plated.810- Method 509s) מסייע במניעת חומרים סיליקון (מתקני סיליקון) באופן משמעותי.

מסקנה

ביצועים מהירים מעגלים הם קשורים באופן מורכב לסביבה שבה המעגל פועל.תנודות טמפרטורה לשנות את ההתנגדות למוליכים ונכסים דיאלקטריים, לחות גורמת קורוזיה וסחף אימפולסיבית, רעש EMI המזריז שגיאות bit, עייפות רטט מפרקים, גובה מפחית יעילות קירור ופירוק של מערכות ניהול סביבתיות גבוהות יותר, ומזהמים יוצרים נתיבי דליפות.