Nedostaci tradicionalnog četveroslojnog slaganja PCB-a

Ako međuslojni kapacitet nije dovoljno velik, električno polje će biti raspoređeno na relativno velikoj površini ploče, tako da je međuslojna impedancija smanjena i povratna struja može teći natrag u gornji sloj. U ovom slučaju, polje generirano ovim signalom može interferirati sa poljem signala obližnjeg promjenjivog sloja. Ovo uopšte nije ono čemu smo se nadali. Nažalost, na 4-slojnoj ploči od 0,062 inča, slojevi su daleko jedan od drugog i međuslojni kapacitet je mali
Kada se ožičenje promijeni sa sloja 1 na sloj 4 ili obrnuto, tada će se pojaviti ovaj problem prikazan na slici
vijesti13
Dijagram pokazuje da kada signal ide od sloja 1 do sloja 4 (crvena linija), povratna struja također mora promijeniti ravan (plava linija). Ako je frekvencija signala dovoljno visoka i ravni su blizu jedna drugoj, povratna struja može teći kroz međuslojni kapacitet koji postoji između sloja zemlje i sloja snage. Međutim, zbog nedostatka direktne vodljive veze za povratnu struju, povratni put je prekinut, a ovaj prekid možemo zamisliti kao impedanciju između ravnina prikazanih na slici ispod
vijesti14
Ako međuslojni kapacitet nije dovoljno velik, električno polje će biti raspoređeno na relativno velikoj površini ploče, tako da je međuslojna impedancija smanjena i povratna struja može teći natrag u gornji sloj. U ovom slučaju, polje generirano ovim signalom može interferirati sa poljem signala obližnjeg promjenjivog sloja. Ovo uopšte nije ono čemu smo se nadali. Nažalost, na 4-slojnoj ploči od 0,062 inča, slojevi su daleko jedan od drugog (najmanje 0,020 inča), a međuslojni kapacitet je mali. Kao rezultat, dolazi do gore opisane interferencije električnog polja. Ovo možda neće uzrokovati probleme s integritetom signala, ali će sigurno stvoriti više EMI. Zbog toga, kada koristimo kaskadu, izbjegavamo mijenjanje slojeva, posebno za visokofrekventne signale kao što su satovi.
Uobičajena je praksa dodati kondenzator za razdvajanje u blizini prolazne rupe kako bi se smanjila impedancija povratne struje prikazane na slici ispod. Međutim, ovaj kondenzator za razdvajanje nije efikasan za VHF signale zbog svoje niske samorezonantne frekvencije. Za AC signale sa frekvencijama većim od 200-300 MHz, ne možemo se osloniti na kondenzatore za razdvajanje za stvaranje povratne putanje niske impedance. Stoga nam je potreban kondenzator za razdvajanje (za ispod 200-300 MHz) i relativno veliki interboard kondenzator za više frekvencije.
vijesti15
Ovaj problem se može izbjeći ne mijenjanjem sloja ključnog signala. Međutim, mali međupločni kapacitet četveroslojne ploče dovodi do još jednog ozbiljnog problema: prijenosa energije. Digitalni satovi obično zahtijevaju velike prolazne struje napajanja. Kako se vrijeme uspona/pada IC izlaza smanjuje, potrebno je da isporučujemo energiju većom brzinom. Da bismo osigurali izvor naboja, obično postavljamo kondenzatore za razdvajanje vrlo blizu svakog logičkog IC-a. Međutim, postoji problem: kada idemo dalje od samorezonantnih frekvencija, kondenzatori za razdvajanje ne mogu efikasno skladištiti i prenositi energiju, jer će na tim frekvencijama kondenzator djelovati kao induktor.
Budući da većina IC-a danas ima brzo vrijeme uspona/pada (oko 500 ps), potrebna nam je dodatna struktura za razdvajanje s višom samorezonantnom frekvencijom od one kod kondenzatora za razdvajanje. Kapacitivnost međuslojnih ploča može biti efikasna struktura za razdvajanje, pod uslovom da su slojevi dovoljno blizu jedan drugom da obezbede dovoljan kapacitet. Stoga, pored uobičajeno korištenih kondenzatora za razdvajanje, radije koristimo blisko raspoređene slojeve snage i slojeve uzemljenja kako bismo osigurali prolaznu snagu digitalnih ics.
Imajte na umu da zbog uobičajenog procesa proizvodnje ploča, obično nemamo tanke izolatore između drugog i trećeg sloja četveroslojne ploče. Četvoroslojna ploča s tankim izolatorima između drugog i trećeg sloja može koštati mnogo više od konvencionalne četveroslojne ploče.