Tra il millenovecentosettantaquattro, anno in cui fu introdotto il primo microprocessore 8080 e gli inizi degli anni duemila, la velocità di funzionamento dei micro è passata da 200 KHz a oltre 2 GHz.
Questa evoluzione ha portato ad una riconsiderazione di alcuni semplici ma importanti componenti.
Tra di essi sicuramente il condensatore di bypass ha assunto un ruolo fondamentale.
La scelta giusta di questo componente ha come conseguenza un progetto più economico dal punto di vista realizzativo, e soprattutto più affidabile.

Il ruolo del condensatore di bypass

La funzione di questo componente è semplice ma importante nello stesso tempo:

• Disaccoppiare il bus di alimentazione dei vari circuiti integrati presenti in un PCB.

• Fornire energia sufficiente durante i picchi di assorbimento dovuti a commutazioni sempre più veloci.

Il secondo punto è giustificato dal fatto che, con l’aumentare delle velocità di funzionamento, il margine di rumore sull’alimentazione è sempre più ridotto.
Inoltre, con la riduzione dei tempi di commutazione le variazioni di energia sono sempre più rapide assumendo tempi dell’ordine del nanosecondo. Il contenuto spettrale di tali segnali arriva fino diverse centinaia di MHz.
Viene da sé che il condensatore di bypass cambia aspetto: deve essere sempre più vicino ad un componente per Radio Frequenza.

Fondamenti sulle microstrisce

Le linee “microstrip “ rappresentano una forma particolare di linee di trasmissione. Esse consistono di una sottile “striscia” di materiale conduttore depositata su un lato di un substrato dielettrico sulla cui parte opposta è diffuso un piano conduttore, generalmente di massa. Il principale parametro caratteristico delle linee di trasmissione è l’impedenza. Nelle microstrisce (traduzione italiana dell’inglese microstrip) l’impedenza è funzione della larghezza della striscia W, dello spessore del dielettrico H, della costante dielettrica Er e dello spessore della microstriscia T. Nella fig. 1 è illustrata una tipica microstriscia.

Uno dei maggiori problemi legati allo sviluppo delle schede ad alta velocità, siano esse digitali che RF, è la intrinseca capacità di generare/captare delle emissioni di segnali, il cui spettro può arrivare a diversi GHz anche per PCB prettamente digitali. Esistono delle precise normative che regolano la quantità di segnale irradiato (generato) e la suscettibilità (segnale captato) a cui è necessario attenersi per avere un prodotto commerciabile e soprattutto affidabile; in grado cioè di funzionare nelle più svariate condizioni operative.

Per ottenere queste performances è necessario prendere in considerazione diverse strategie di progetto includendo, oltre ad un attento lay-out, anche la possibilità di utilizzare degli schermi meccanici. Questi accorgimenti insieme all’utilizzo di tracce schermate, consente di ridurre il ciclo produttivo di una determinata scheda che spesso, per raggiungere livelli di emissione nei limiti, richiede 2 o più ingegnerizzazioni. Un altro fattore importante da prendere in considerazione è “l’Housing” della scheda. Spesso una scheda testata sul banco del laboratorio una volta inserita nella propria scatola metallica, o comunque conduttiva, presenta caratteristiche peggiori. Cercheremo di scoprirne i motivi prendendo in esame la sezione RF di un telefono cellulare. Lo schema di principio è rappresentato in Fig. 1