eng
Выпуск #5/2021
И. Малышев, И. Белков
СОВРЕМЕННЫЕ СВЧ ЧИП-РЕЗИСТОРЫ Р1-160 И ЧИП-НАБОРЫ РЕЗИСТОРОВ НР1-85 АО «НПО «ЭРКОН»
СОВРЕМЕННЫЕ СВЧ ЧИП-РЕЗИСТОРЫ Р1-160 И ЧИП-НАБОРЫ РЕЗИСТОРОВ НР1-85 АО «НПО «ЭРКОН»
Просмотры: 1159
DOI: 10.22184/1992-4178.2021.206.5.74.78
Представлены результаты измерений параметров новых продуктов АО «НПО «ЭРКОН»: сверхвысокочастотных чип-резисторов Р1-160 и чип-наборов резисторов НР1-85. Показано влияние особенностей конструкции резисторов и монтажных контактных площадок тестовых плат на результаты измерений.
Представлены результаты измерений параметров новых продуктов АО «НПО «ЭРКОН»: сверхвысокочастотных чип-резисторов Р1-160 и чип-наборов резисторов НР1-85. Показано влияние особенностей конструкции резисторов и монтажных контактных площадок тестовых плат на результаты измерений.
Современные СВЧ чип-резисторы Р1-160 и чип-наборы резисторов НР1-85
АО «НПО «ЭРКОН»
И. Малышев, к. т. н., И. Белков, к. т. н.
АО «НПО «ЭРКОН» – известный российский производитель пассивных электронных компонентов различных типов. В статье представлены результаты измерений параметров новых продуктов компании «ЭРКОН»: сверхвысокочастотных чип-резисторов Р1-160 и чип-наборов резисторов НР1–85. Показано влияние особенностей конструкции резисторов и монтажных контактных площадок тестовых плат на результаты измерений.
Серии новых отечественных сверхвысокочастотных чип-резисторов Р1-160 и чип-наборов резисторов НР1-85 представляют собой компоненты с широким рядом установочных конфигураций и габаритно-мощностным рядом. Резисторы Р1-160 унифицированы с зарубежными аналогами (сверхвысокочастотными резисторами для поверхностного монтажа) и выполнены в типоразмерах от 0402 до 1206 с рабочим диапазоном частот до 40 ГГц. Чип-наборы резисторов НР1-85-0,4 являются уникальным изделием, выполняющим функцию нагрузки для применения в копланарных линиях передачи.
Для проведения измерений параметров чип-резисторов и чип-наборов резисторов разработаны и изготовлены тестовые платы из материала RO4350C. Измерения в рабочем частотном диапазоне проведены с использованием векторного анализатора цепей и зондовой измерительной станции (рис. 1).
При измерении чип-резисторов Р1-160 проведено сравнение типовых частотных зависимостей параметров-критериев (нормированного импеданса или КСВН) резисторов разных конструкций одинаковых типоразмеров. Резисторы имеют три конструктивных исполнения: первое – с охватывающим контактом (рис. 2а), второе – с планарными контактами (рис. 2б) для монтажа методом перевернутого кристалла («флип-чип»), а третье исполнение – с планарными контактами и металлизированной противоположной поверхностью (рис. 2в).
Примеры резисторов, установленных на тестовые платы, показаны на рис. 3а и б. Типовые частотные зависимости КСВН представлены на рис. 4–7 для соответствующих типоразмеров (мощности рассеяния) и конструктивных исполнений. Из зависимостей следует, что конструктивное исполнение резистора оказывает значительное влияние на частотные характеристики, что необходимо учитывать при проектировании. Отличие характеристик в пределах одного типоразмера обусловлено различными паразитными реактивными параметрами. Наибольшими значениями паразитных параметров обладают резисторы с охватывающими контактами (конструктивное исполнение 1).
Эквивалентная схема замещения резистора показана на рис. 8 [1].
В чип-резисторах Р1-160 «внутренние» реактивные параметры минимизированы, что положительным образом отражается на частотных характеристиках резистора (см. рис. 4–7). На рис. 9 для сравнения показаны зависимости значений паразитных параметров Lр и Ср от сопротивления резисторов Р1-160 и аналогичных по типоразмерам чип-резисторов Р1-8В.
Для удобства сопоставления резисторов Р1-8В и Р1-160 построена типовая зависимость нормированного импеданса от частоты (рис. 10). Из рис. 10 следует, что резисторы Р1-160 конструктивного исполнения 2 имеют более слабую зависимость импеданса от частоты.
Также следует отметить, что для низких значений сопротивления на высоких частотах преимущественное влияние оказывает последовательная индуктивность, увеличивающая общий импеданс. У резисторов сопротивлением сотни Ом и более преимущественное влияние оказывает шунтирующая паразитная емкость.
При этом необходимо отметить, что большое влияние на частотные параметры оказывают контактные площадки самой печатной платы, к конфигурации и точности изготовления которых нужно предъявлять высокие требования.
Использование контактных площадок оптимальной топологии (см. рис. 3б), которые дополнительно компенсируют паразитные параметры изделий, может значительно расширить рабочий диапазон частот [2]. Примеры влияния топологии контактных площадок на КСВН изделия показаны на рис. 11. При проведении работы установлено, что для резисторов необходимо увеличить шунтирующую емкость на землю, оптимизировав топологию контактных площадок тестовой платы.
Следует отдельно отметить появление новой линейки продуктов – специализированных нагрузок, рассчитанных на рабочие частоты 20 (40) ГГц, для копланарных линий в виде наборов резисторов НР1–85, которые позволяют рассеять большую мощность 0,4 Вт (2 × 0,2 Вт) в небольшом типоразмере 0402 (2 × 0202). Внешний вид наборов резисторов НР1-85-2-0,4 показан на рис. 12а.
Типовая частотная зависимость КСВН набора резисторов НР1-85-2-0,4, установленного методом «флип-чип» в копланарную линию передачи в качестве согласованной нагрузки (рис. 12б), приведена на рис. 13.
* * *
Представленные в широкой полосе частот результаты измерений параметров чип-резисторов Р1-160 и чип-наборов резисторов НР1-85 могут помочь при принятии решения о применении того или иного конструктивного исполнения резисторов и указать пути оптимизации топологии монтажных контактных площадок печатных плат.
Для ускорения проектирования возможно использование электронных моделей резисторов, представленных на сайте АО «НПО «ЭРКОН» (https://www.erkon-nn.ru).
Литература
Моругин С. Л. Расчет емкостей и индуктивностей микрополосковых устройств // Пассивные электронные компоненты – 2008: Труды международной научно-технической конференции. Нижний Новгород, 2008. С. 194.
Фельдштейн А. Л., Явич Л. Р. Синтез четырехполюсников и восьмиполюсников на СВЧ / 2‑е изд. М.: Связь, 1971. 385 с.
АО «НПО «ЭРКОН»
И. Малышев, к. т. н., И. Белков, к. т. н.
АО «НПО «ЭРКОН» – известный российский производитель пассивных электронных компонентов различных типов. В статье представлены результаты измерений параметров новых продуктов компании «ЭРКОН»: сверхвысокочастотных чип-резисторов Р1-160 и чип-наборов резисторов НР1–85. Показано влияние особенностей конструкции резисторов и монтажных контактных площадок тестовых плат на результаты измерений.
Серии новых отечественных сверхвысокочастотных чип-резисторов Р1-160 и чип-наборов резисторов НР1-85 представляют собой компоненты с широким рядом установочных конфигураций и габаритно-мощностным рядом. Резисторы Р1-160 унифицированы с зарубежными аналогами (сверхвысокочастотными резисторами для поверхностного монтажа) и выполнены в типоразмерах от 0402 до 1206 с рабочим диапазоном частот до 40 ГГц. Чип-наборы резисторов НР1-85-0,4 являются уникальным изделием, выполняющим функцию нагрузки для применения в копланарных линиях передачи.
Для проведения измерений параметров чип-резисторов и чип-наборов резисторов разработаны и изготовлены тестовые платы из материала RO4350C. Измерения в рабочем частотном диапазоне проведены с использованием векторного анализатора цепей и зондовой измерительной станции (рис. 1).
При измерении чип-резисторов Р1-160 проведено сравнение типовых частотных зависимостей параметров-критериев (нормированного импеданса или КСВН) резисторов разных конструкций одинаковых типоразмеров. Резисторы имеют три конструктивных исполнения: первое – с охватывающим контактом (рис. 2а), второе – с планарными контактами (рис. 2б) для монтажа методом перевернутого кристалла («флип-чип»), а третье исполнение – с планарными контактами и металлизированной противоположной поверхностью (рис. 2в).
Примеры резисторов, установленных на тестовые платы, показаны на рис. 3а и б. Типовые частотные зависимости КСВН представлены на рис. 4–7 для соответствующих типоразмеров (мощности рассеяния) и конструктивных исполнений. Из зависимостей следует, что конструктивное исполнение резистора оказывает значительное влияние на частотные характеристики, что необходимо учитывать при проектировании. Отличие характеристик в пределах одного типоразмера обусловлено различными паразитными реактивными параметрами. Наибольшими значениями паразитных параметров обладают резисторы с охватывающими контактами (конструктивное исполнение 1).
Эквивалентная схема замещения резистора показана на рис. 8 [1].
В чип-резисторах Р1-160 «внутренние» реактивные параметры минимизированы, что положительным образом отражается на частотных характеристиках резистора (см. рис. 4–7). На рис. 9 для сравнения показаны зависимости значений паразитных параметров Lр и Ср от сопротивления резисторов Р1-160 и аналогичных по типоразмерам чип-резисторов Р1-8В.
Для удобства сопоставления резисторов Р1-8В и Р1-160 построена типовая зависимость нормированного импеданса от частоты (рис. 10). Из рис. 10 следует, что резисторы Р1-160 конструктивного исполнения 2 имеют более слабую зависимость импеданса от частоты.
Также следует отметить, что для низких значений сопротивления на высоких частотах преимущественное влияние оказывает последовательная индуктивность, увеличивающая общий импеданс. У резисторов сопротивлением сотни Ом и более преимущественное влияние оказывает шунтирующая паразитная емкость.
При этом необходимо отметить, что большое влияние на частотные параметры оказывают контактные площадки самой печатной платы, к конфигурации и точности изготовления которых нужно предъявлять высокие требования.
Использование контактных площадок оптимальной топологии (см. рис. 3б), которые дополнительно компенсируют паразитные параметры изделий, может значительно расширить рабочий диапазон частот [2]. Примеры влияния топологии контактных площадок на КСВН изделия показаны на рис. 11. При проведении работы установлено, что для резисторов необходимо увеличить шунтирующую емкость на землю, оптимизировав топологию контактных площадок тестовой платы.
Следует отдельно отметить появление новой линейки продуктов – специализированных нагрузок, рассчитанных на рабочие частоты 20 (40) ГГц, для копланарных линий в виде наборов резисторов НР1–85, которые позволяют рассеять большую мощность 0,4 Вт (2 × 0,2 Вт) в небольшом типоразмере 0402 (2 × 0202). Внешний вид наборов резисторов НР1-85-2-0,4 показан на рис. 12а.
Типовая частотная зависимость КСВН набора резисторов НР1-85-2-0,4, установленного методом «флип-чип» в копланарную линию передачи в качестве согласованной нагрузки (рис. 12б), приведена на рис. 13.
* * *
Представленные в широкой полосе частот результаты измерений параметров чип-резисторов Р1-160 и чип-наборов резисторов НР1-85 могут помочь при принятии решения о применении того или иного конструктивного исполнения резисторов и указать пути оптимизации топологии монтажных контактных площадок печатных плат.
Для ускорения проектирования возможно использование электронных моделей резисторов, представленных на сайте АО «НПО «ЭРКОН» (https://www.erkon-nn.ru).
Литература
Моругин С. Л. Расчет емкостей и индуктивностей микрополосковых устройств // Пассивные электронные компоненты – 2008: Труды международной научно-технической конференции. Нижний Новгород, 2008. С. 194.
Фельдштейн А. Л., Явич Л. Р. Синтез четырехполюсников и восьмиполюсников на СВЧ / 2‑е изд. М.: Связь, 1971. 385 с.
Отзывы читателей
