Μειονεκτήματα της παραδοσιακής στοίβαξης τεσσάρων επιπέδων PCB

Εάν η χωρητικότητα μεταξύ των στρώσεων δεν είναι αρκετά μεγάλη, το ηλεκτρικό πεδίο θα διανεμηθεί σε μια σχετικά μεγάλη έκταση του σκάφους, έτσι ώστε η αντίσταση της ενδιάμεσης στρώσης να μειωθεί και το ρεύμα επιστροφής να μπορεί να ρέει πίσω στο ανώτερο στρώμα. Σε αυτή την περίπτωση, το πεδίο που παράγεται από αυτό το σήμα μπορεί να παρεμβαίνει στο πεδίο του κοντινού μεταβαλλόμενου σήματος στρώματος. Αυτό δεν είναι αυτό που ελπίζαμε καθόλου. Δυστυχώς, σε ένα σκάφος 4 στρώσεων 0,062 ίντσες, τα στρώματα είναι πολύ μακριά και η χωρητικότητα των ενδιάμεσων στρώσεων είναι μικρή
Όταν η καλωδίωση αλλάζει από το στρώμα 1 στο στρώμα 4 ή το αντίστροφο, τότε θα οδηγήσει αυτό το πρόβλημα που εμφανίζεται ως εικόνα
News13
Το διάγραμμα δείχνει ότι όταν το σήμα παρακολουθεί από το στρώμα 1 στο στρώμα 4 (κόκκινη γραμμή), το ρεύμα επιστροφής πρέπει επίσης να αλλάξει το επίπεδο (μπλε γραμμή). Εάν η συχνότητα του σήματος είναι αρκετά υψηλή και τα αεροπλάνα είναι κοντά, το ρεύμα επιστροφής μπορεί να ρέει μέσω της χωρητικότητας μεταξύ των στρώσεων που υπάρχει μεταξύ του στρώματος εδάφους και του στρώματος ισχύος. Ωστόσο, λόγω της έλλειψης άμεσης αγώγιμης σύνδεσης για το ρεύμα επιστροφής, η διαδρομή επιστροφής διακόπτεται και μπορούμε να σκεφτούμε αυτή τη διακοπή ως αντίσταση μεταξύ των επιπέδων που εμφανίζονται ως παρακάτω εικόνα
News14
Εάν η χωρητικότητα μεταξύ των στρώσεων δεν είναι αρκετά μεγάλη, το ηλεκτρικό πεδίο θα διανεμηθεί σε μια σχετικά μεγάλη έκταση του σκάφους, έτσι ώστε η αντίσταση της ενδιάμεσης στρώσης να μειωθεί και το ρεύμα επιστροφής να μπορεί να ρέει πίσω στο ανώτερο στρώμα. Σε αυτή την περίπτωση, το πεδίο που παράγεται από αυτό το σήμα μπορεί να παρεμβαίνει στο πεδίο του κοντινού μεταβαλλόμενου σήματος στρώματος. Αυτό δεν είναι αυτό που ελπίζαμε καθόλου. Δυστυχώς, σε ένα σκάφος 4 στρώσεων 0,062 ίντσες, τα στρώματα είναι πολύ μακριά (τουλάχιστον 0,020 ίντσες) και η χωρητικότητα των ενδιάμεσων στρώσεων είναι μικρή. Ως αποτέλεσμα, συμβαίνει η παρεμβολή ηλεκτρικού πεδίου που περιγράφηκε παραπάνω. Αυτό μπορεί να μην προκαλέσει προβλήματα ακεραιότητας σήματος, αλλά σίγουρα θα δημιουργήσει περισσότερα EMI. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο, όταν χρησιμοποιούμε τον καταρράκτη, αποφεύγουμε να αλλάζουμε στρώματα, ειδικά για σήματα υψηλής συχνότητας όπως ρολόγια.
Είναι συνηθισμένη πρακτική να προσθέσετε έναν πυκνωτή αποσύνδεσης κοντά στην οπή διέλευσης μετάβασης για να μειώσετε την αντίσταση που βιώνει το ρεύμα επιστροφής που εμφανίζεται ως παρακάτω εικόνα. Ωστόσο, αυτός ο πυκνωτής αποσύνδεσης είναι αναποτελεσματικός για τα σήματα VHF λόγω της χαμηλής συχνότητας αυτοκόλλησης. Για τα σήματα AC με συχνότητες υψηλότερες από 200-300 MHz, δεν μπορούμε να βασιζόμαστε σε πυκνωτές αποσύνδεσης για να δημιουργήσουμε μια διαδρομή επιστροφής χαμηλής απεικόνισης. Ως εκ τούτου, χρειαζόμαστε έναν πυκνωτή αποσύνδεσης (για κάτω από 200-300 MHz) και έναν σχετικά μεγάλο πυκνωτή ενδοεπικοινωνίας για υψηλότερες συχνότητες.
News15
Αυτό το πρόβλημα μπορεί να αποφευχθεί με την αλλαγή του στρώματος του σήματος κλειδιού. Ωστόσο, η μικρή χωρητικότητα μεταξύ των πλακέτας του πίνακα τεσσάρων επιπέδων οδηγεί σε ένα άλλο σοβαρό πρόβλημα: μετάδοση ισχύος. Τα ψηφιακά IC του ρολογιού απαιτούν συνήθως μεγάλα μεταβατικά ρεύματα τροφοδοσίας. Καθώς ο χρόνος αύξησης/πτώσης της παραγωγής IC μειώνεται, πρέπει να παρέχουμε ενέργεια με υψηλότερο ποσοστό. Για να παρέχουμε μια πηγή φόρτισης, συνήθως τοποθετούμε πυκνωτές αποσύνδεσης πολύ κοντά σε κάθε λογική IC. Ωστόσο, υπάρχει ένα πρόβλημα: όταν πηγαίνουμε πέρα ​​από τις αυτοκόλλητες συχνότητες, οι πυκνωτές αποσύνδεσης δεν μπορούν να αποθηκεύσουν αποτελεσματικά και να μεταφέρουν ενέργεια, διότι σε αυτές τις συχνότητες ο πυκνωτής θα ενεργεί σαν επαγωγέας.
Δεδομένου ότι οι περισσότεροι ICs σήμερα έχουν γρήγορους χρόνους άνοδας/πτώσης (περίπου 500 ps), χρειαζόμαστε μια επιπλέον δομή αποσύνδεσης με υψηλότερη συχνότητα αυτοσεβασμού από εκείνη του πυκνωτή αποσύνδεσης. Η χωρητικότητα της ενδιάμεσης στρώσης μιας πλακέτας κυκλώματος μπορεί να είναι μια αποτελεσματική δομή αποσύνδεσης, υπό την προϋπόθεση ότι τα στρώματα είναι αρκετά κοντά μεταξύ τους για να παρέχουν επαρκή χωρητικότητα. Ως εκ τούτου, εκτός από τους κοινώς χρησιμοποιούμενους πυκνωτές αποσύνδεσης, προτιμούμε να χρησιμοποιούμε στρώματα ισχύος και στρώματα εδάφους για να παρέχουμε παροδική ισχύ σε ψηφιακές ICs.
Λάβετε υπόψη ότι λόγω της διαδικασίας κατασκευής του κοινού κυκλώματος, συνήθως δεν διαθέτουμε λεπτές μονωτές μεταξύ του δεύτερου και του τρίτου στρώματος του πίνακα τεσσάρων στρωμάτων. Ένας πίνακας τεσσάρων στρωμάτων με λεπτές μονωτές μεταξύ του δεύτερου και του τρίτου στρώματος μπορεί να κοστίσει πολύ περισσότερο από ένα συμβατικό πίνακα τεσσάρων στρωμάτων.