Nachteile des traditionellen Vierschicht-Stapels von PCB

Wenn die Zwischenschichtkapazität nicht groß genug ist, wird das elektrische Feld über eine relativ große Fläche der Platine verteilt, so dass die Zwischenschichtimpedanz reduziert wird und der Renditestrom zur oberen Schicht zurückfließen kann. In diesem Fall kann das von diesem Signal erzeugte Feld das Feld des nahe gelegenen Schichtsignals beeinträchtigen. Das haben wir uns überhaupt nicht gehofft. Leider sind die Schichten auf einer 4-Schicht-Brett von 0,062 Zoll weit voneinander entfernt und die Zwischenschichtkapazität ist klein
Wenn sich die Verkabelung von Schicht 1 zu Schicht 4 ändert oder umgekehrt, wird dieses als Bild angezeigte Problem geleitet
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Das Diagramm zeigt, dass, wenn die Signal von Schicht 1 bis Schicht 4 (rote Linie) verfolgt, der Rücklaufstrom auch die Ebene ändern muss (blaue Linie). Wenn die Frequenz des Signals hoch genug ist und die Flugzeuge nahe beieinander liegen, kann der Rückstrom durch die Zwischenschichtkapazität fließen, die zwischen der Erdungsschicht und der Leistungsschicht besteht. Aufgrund des Mangels an einer direkten leitenden Verbindung für den Rückgaberstrom wird der Rückweg jedoch unterbrochen, und wir können diese Unterbrechung als eine Impedanz zwischen Flugzeugen betrachten, die wie unten gezeigt werden
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Wenn die Zwischenschichtkapazität nicht groß genug ist, wird das elektrische Feld über eine relativ große Fläche der Platine verteilt, so dass die Zwischenschichtimpedanz reduziert wird und der Renditestrom zur oberen Schicht zurückfließen kann. In diesem Fall kann das von diesem Signal erzeugte Feld das Feld des nahe gelegenen Schichtsignals beeinträchtigen. Das haben wir uns überhaupt nicht gehofft. Leider sind die Schichten auf einer 4-Schicht-Brett von 0,062 Zoll weit voneinander entfernt (mindestens 0,020 Zoll) und die Zwischenschichtkapazität gering. Infolgedessen tritt die oben beschriebene elektrische Feldstörungen auf. Dies kann keine Signalintegritätsprobleme verursachen, aber es wird sicherlich mehr EMI erzeugen. Aus diesem Grund vermeiden wir bei der Verwendung der Kaskade Schichten, insbesondere für Hochfrequenzsignale wie Uhren.
Es ist üblich, einen Entkopplungskondensator in der Nähe des Übergangspasslochs hinzuzufügen, um die Impedanz zu verringern, die durch den im Bild angezeigten Rückgaberostrom auftritt. Dieser Entkopplungskondensator ist jedoch für VHF-Signale aufgrund seiner geringen Selbstresonanzfrequenz unwirksam. Bei Wechselstromsignalen mit Frequenzen von mehr als 200 bis 300 MHz können wir uns nicht auf Entkopplungskondensatoren verlassen, um einen Returnpfad mit geringer Impedanz zu erzeugen. Daher benötigen wir einen Entkopplungskondensator (für unter 200-300 MHz) und einen relativ großen Interboardkondensator für höhere Frequenzen.
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Dieses Problem kann vermieden werden, indem die Schicht des Schlüsselsignals nicht geändert wird. Die kleine Interboardkapazität des Vierschichtplates führt jedoch zu einem weiteren schwerwiegenden Problem: Stromübertragung. Takt -digitale ICs erfordern in der Regel große transiente Stromversorgungsströme. Wenn die Anstiegs-/Fallzeit des IC -Ausgangs abnimmt, müssen wir Energie mit höherer Geschwindigkeit liefern. Um eine Ladungsquelle bereitzustellen, platzieren wir normalerweise Entkopplungskondensatoren sehr nahe an jedem logischen IC. Es gibt jedoch ein Problem: Wenn wir über die selbst-resonanten Frequenzen hinausgehen, können die Entkopplungskondensatoren nicht effizient Energie speichern und übertragen, da bei diesen Frequenzen der Kondensator wie ein Induktor wirkt.
Da die meisten ICs heute einen schnellen Anstieg/Herbstzeiten (ca. 500 ps) haben, benötigen wir eine zusätzliche Entkopplungsstruktur mit einer höheren Selbstresonanzfrequenz als die des Entkopplungskondensators. Die Zwischenschichtkapazität einer Leiterplatte kann eine effektive Entkopplungsstruktur sein, vorausgesetzt, die Schichten sind nahe genug zueinander, um eine ausreichende Kapazität bereitzustellen. Zusätzlich zu den häufig verwendeten Entkopplungskondensatoren bevorzugen wir es vor, digitale ICS vorübergehende Kraftschichten und Grundschichten zu verwenden.
Bitte beachten Sie, dass wir aufgrund des Herstellungsprozesses des gemeinsamen Leiterplattenplatine normalerweise keine dünnen Isolatoren zwischen der zweiten und dritten Schichten der Vierschichtplatine haben. Eine vierschichtige Platine mit dünnen Isolatoren zwischen dem zweiten und dritten Schichten kann viel mehr kosten als eine herkömmliche Vier-Schicht-Karte.