Eval Boards: купить или сделать самому? Зачем оно надо? (для СВЧ компонентов)
Eval Board (evaluation board, далее будет использоваться сокращение ЕВ) — это тестовая плата, на которой установлен исследуемый компонент, а также установлены коаксиальный разъёмы и необходимая обвязка (конденсаторы, индуктивности) + выведены площадки под подачу питания/управления.
Как я писала ранее, в мою работу входит не только разработка собственно схемы СВЧ модуля, но и проектирование тестовых плат, а также измерение параметров микросхем (именно поэтому так важно сделать как можно более хороший переход плата-разъём).
Эта статья связана с предыдущими моими статьями.
Введение
В состав СВЧ модуля может входить множество разных микросхем. Микросхемы могут быть как разработанные на том же предприятии, так и покупные. Микросхемы могут поставлять в виде кристаллов (die) или в корпусированном виде. Моё мнение — все микросхемы необходимо тестировать перед использованием, потому что
в даташитах характеристики иногда приукрашены
в даташитах не всегда указан параметр, по которому происходит оценка (например полосы частот)
в даташитах не всегда указаны условия измерений
часто условия (тип подложки, например) в разрабатываемом изделии будут другими и часто это влияет на характеристики
если микросхемы собственного производства — их необходимо протестировать, так как их никто другой не протестирует
тестировать сложные микросхемы, например усилители необходимо вдвойне, так как в даташитах иногда просто невозможно вместить все возможные режимы работы
при тестировании можно производить настройку и согласование
Тестовые платы и оснастки
В прошлых статьях я упоминала, что у нас в работе существует ряд стандартных длин плат и оснастки под них. Зачем? Мы тестируем всё, начиная от простого разделительного конденсатора и заканчивая многоваттным усилителем со сложной топологией схемы согласования и многокопонентной схемой питания. Нетрудно догадаться, что для одного конденсатора удобно использовать самую маленькую оснастку, а для усилителя с обвязкой потребуется сильно больше площади.
Кстати про обвязки и схемы питания СВЧ усилителей у меня запланирована статья
Именно отработанные оснастки с известным КСВ перехода разъём-плата позволяют быть уверенными в качестве измерений исследуемого компонента.
Примеры:
Рис. 1 Усилитель в корпусе sot89 в оснастке длиной 32 ммРис. 2 Аттенюатор на плате длиной 16 мм
Все картинки из моего Инстаграма.
или вместо оснасток со стенками
Другой способ — применение краевых разъёмов SWMW
Рис. 3 Плата с усилителем под съёмные краевые разъёмыРис. 4 Плата с краевыми разъёмами SWMWТестирование СВЧ усилителей
Громкий заголовок, извините, в этом параграфе я точно не смогу описать все аспекты тестирования усилителей.
Усилитель — активный элемент, а это значит, ему необходима схема питания (иногда две), а также часто необходимы дополнительные элементы (разделительные конденсаторы, подстроечные индуктивности).
Кроме того, транзисторы, из которых состоят кристаллы усилителей по своей природе имеют очень малое волновое сопротивление. Корпусированные микросхемы предлагаются к покупке согласованными на 50 Ом. Однако, не стоит радоваться. Часто, особенно, если усилитель широкополосный, он требует «досогласования» в нужной полосе частот.
Рис. 5 Скриншот экрана страницы с МШУ — можно посмотреть два типа ЕВ и скачать gerber файлы
Кстати, эту микросхему можно купить в трех разных видах: кристалла (17$) , корпусированном виде (2$), а также в виде коробочки с SMA разъёмами (90$).
В последнее время я всё чаще вижу, что производители микросхем (Avago, Triquint, Cree, Ampleon и т.п.) не просто предлагают купить их ЕВ, а выкладывают на сайте файлы в формате gerber и даже dxf. Казалось бы, можно сэкономить, ведь ЕВ стоят от 100–200 $ и больше.
Но! Нужно учитывать время инженера на согласование изготовления плат, сама стоимость изготовления, время изготовления, монтаж, покупку компонентов обвязки, стоимость разъёмов.
Рис. 6 ЕВ Hittite с разъемами SWMW (картинка из интернета)
Обратите внимание, топовые производители часто делают дополнительный микрополосок Thru cal. Он необходим, чтобы оценить потери подводящих линий, а также оценить КСВ перехода разъём-плата.
Рис. 7 ЕВ Cree (картинка из интернета)
С другой стороны, чаще всего производители используют Ro4350- самый дешевый Роджерс с довольно высоким тангенсом диэлектрических потерь. То есть, есть большая вероятность, что в модуле будет другая подложка. Также в поддержку моего призыва делать тестовые платы самим я бы указала на то, что ЕВ не бывают для конденсаторов, диодов и т.п. То есть на первом этапе проектирования всё равно придётся запускать в производство тестовые платы. В таком случае уж лучше и для усилителя тестовую плату сделать.
Так покупать или делать самим?
Мой ответ, если усилитель (микросхема) нужен для сложного модуля — делать самим. Если же усилитель, например, необходим как лабораторный предварительный усилитель, или не требуются слишком высокие показатели — лучше и легче купить ЕВ от производителя.
Пример, когда мы использовали gerber файл производителя (обратите внимание — стенки с блочными разъёмами, как на фотографиях 1 и 2):
Рис. 8 Усилитель мощности на медном основании с согласующими платами и схемой подачи питания, разработанными производителем
Кроме того, теперь любой, не обязательно обладающий глубокими знаниями по усилителям, инженер вполне может создать усилительный блок, например используя dxf производителя и делитель с сумматором.