مساوئ التراص التقليدي لثنائي الفينيل متعدد الكلور بأربع طبقات

إذا لم تكن سعة الطبقة البينية كبيرة بما يكفي، فسيتم توزيع المجال الكهربائي على مساحة كبيرة نسبيًا من اللوحة، بحيث يتم تقليل مقاومة الطبقة البينية ويمكن أن يتدفق تيار العودة مرة أخرى إلى الطبقة العليا. في هذه الحالة، قد يتداخل المجال الناتج عن هذه الإشارة مع مجال إشارة الطبقة المتغيرة القريبة. وهذا ليس ما كنا نأمله على الإطلاق. لسوء الحظ، على لوحة مكونة من 4 طبقات بقياس 0.062 بوصة، تكون الطبقات متباعدة وتكون سعة الطبقة البينية صغيرة
عندما تتغير الأسلاك من الطبقة 1 إلى الطبقة 4 أو العكس، ستظهر هذه المشكلة كما هو موضح في الصورة
news13
يوضح الرسم البياني أنه عندما تسير الإشارة من الطبقة 1 إلى الطبقة 4 (الخط الأحمر)، يجب أن يتغير مستوى تيار العودة أيضًا (الخط الأزرق). إذا كان تردد الإشارة مرتفعًا بدرجة كافية وكانت المستويات قريبة من بعضها البعض، فيمكن أن يتدفق تيار العودة عبر سعة الطبقة البينية الموجودة بين الطبقة الأرضية وطبقة الطاقة. ولكن بسبب عدم وجود اتصال موصل مباشر للتيار الراجع، ينقطع مسار العودة، ويمكننا اعتبار هذا الانقطاع بمثابة ممانعة بين المستويات الموضحة كما في الصورة أدناه
news14
إذا لم تكن سعة الطبقة البينية كبيرة بما يكفي، فسيتم توزيع المجال الكهربائي على مساحة كبيرة نسبيًا من اللوحة، بحيث يتم تقليل مقاومة الطبقة البينية ويمكن أن يتدفق تيار العودة مرة أخرى إلى الطبقة العليا. في هذه الحالة، قد يتداخل المجال الناتج عن هذه الإشارة مع مجال إشارة الطبقة المتغيرة القريبة. وهذا ليس ما كنا نأمله على الإطلاق. لسوء الحظ، على لوحة مكونة من 4 طبقات بقياس 0.062 بوصة، تكون الطبقات متباعدة (0.020 بوصة على الأقل)، وتكون سعة الطبقة البينية صغيرة. ونتيجة لذلك، يحدث تداخل المجال الكهربائي الموصوف أعلاه. قد لا يسبب هذا مشكلات في سلامة الإشارة، لكنه سيؤدي بالتأكيد إلى إنشاء المزيد من التداخل الكهرومغناطيسي. ولهذا السبب، عند استخدام الشلال، نتجنب تغيير الطبقات، خاصة بالنسبة للإشارات عالية التردد مثل الساعات.
من الممارسات الشائعة إضافة مكثف فصل بالقرب من فتحة تمرير الانتقال لتقليل المعاوقة التي يواجهها تيار العودة الموضح في الصورة أدناه. ومع ذلك، فإن مكثف الفصل هذا غير فعال لإشارات الموجات المترية (VHF) نظرًا لانخفاض تردد الرنين الذاتي الخاص به. بالنسبة لإشارات التيار المتردد ذات الترددات الأعلى من 200-300 ميجاهرتز، لا يمكننا الاعتماد على فصل المكثفات لإنشاء مسار عودة منخفض المعاوقة. ولذلك، نحن بحاجة إلى مكثف فصل (أقل من 200-300 ميغاهيرتز) ومكثف كبير نسبيا للترددات الأعلى.
news15
يمكن تجنب هذه المشكلة من خلال عدم تغيير طبقة الإشارة الرئيسية. ومع ذلك، فإن السعة الصغيرة للوحة المكونة من أربع طبقات تؤدي إلى مشكلة خطيرة أخرى: نقل الطاقة. تتطلب الساعة الرقمية عادةً تيارات إمداد طاقة عابرة كبيرة. مع انخفاض وقت صعود/هبوط مخرجات الدائرة المتكاملة، نحتاج إلى توصيل الطاقة بمعدل أعلى. لتوفير مصدر شحن، عادة ما نضع مكثفات فصل قريبة جدًا من كل دائرة متكاملة منطقية. ومع ذلك، هناك مشكلة: عندما نتجاوز ترددات الرنين الذاتي، لا يمكن لمكثفات الفصل تخزين الطاقة ونقلها بكفاءة، لأنه عند هذه الترددات، سيعمل المكثف كمحرِّض.
نظرًا لأن معظم ICS اليوم لديها أوقات صعود/هبوط سريعة (حوالي 500 ps)، فإننا نحتاج إلى بنية فصل إضافية ذات تردد رنين ذاتي أعلى من تردد مكثف الفصل. يمكن أن تكون سعة الطبقة البينية للوحة الدائرة بنية فصل فعالة، بشرط أن تكون الطبقات قريبة بما يكفي من بعضها البعض لتوفير سعة كافية. لذلك، بالإضافة إلى مكثفات الفصل شائعة الاستخدام، نفضل استخدام طبقات الطاقة المتقاربة والطبقات الأرضية لتوفير طاقة عابرة للدوائر الرقمية.
يرجى ملاحظة أنه نظرًا لعملية تصنيع لوحة الدائرة الكهربائية الشائعة، فإننا عادةً لا يكون لدينا عوازل رقيقة بين الطبقتين الثانية والثالثة من اللوحة ذات الأربع طبقات. يمكن أن تكلف اللوحة المكونة من أربع طبقات مع عوازل رفيعة بين الطبقتين الثانية والثالثة أكثر بكثير من اللوحة التقليدية المكونة من أربع طبقات.