Eval Boards: купить или сделать самому? Зачем оно надо? (для СВЧ компонентов)

Eval Board (evaluation board, далее будет использоваться сокращение ЕVВ) - это тестовая плата, на которой установлен исследуемый компонент, а также установлены коаксиальный разъёмы и необходимая обвязка (конденсаторы, индуктивности) + выведены площадки под подачу питания/управления. Автор этой статьи leka_engineer, ищите меня на Habr.com и в Инстаграме

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 32мм

Рис.2 Аттенюатор на плате длиной 16мм

_{Все картинки из моего Инстаграма.}

или вместо оснасток со стенками

Другой способ - применение краевых разъёмов SWMW

Рис.3 Плата с усилителем под съёмные краевые разъёмы

Рис.4 Плата с краевыми разъёмами SWMW

Тестирование 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 ЕVВ, а выкладывают на сайте файлы в формате gerber и даже dxf. Казалось бы, можно сэкономить, ведь ЕVВ стоят от 100-200 $ и до 1000-2000$.

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 ЕVВ 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 ЕVВ от производителя.

Пример, когда мы использовали gerber файл производителя (обратите внимание - стенки с блочными разъёмами, как на фотографиях 1 и 2):

Рис.8 Мощный усилитель с согласующими платами, изготовленными по чертежам производителя

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.