Desvantaxes do empilhado tradicional de catro capas de PCB

Se a capacitancia entre capas non é o suficientemente grande, o campo eléctrico distribuirase nunha área relativamente grande da placa, de xeito que a impedancia entre capas redúcese e a corrente de retorno pode fluír de volta á capa superior. Neste caso, o campo xerado por este sinal pode interferir co campo do sinal de capa cambiante próxima. Isto non é o que esperabamos en absoluto. Desafortunadamente, nunha placa de 4 capas de 0,062 polgadas, as capas están afastadas e a capacitancia entre capas é pequena
Cando o cableado cambie da capa 1 á capa 4 ou viceversa, este problema aparecerá como imaxe.
noticias 13
O diagrama mostra que cando o sinal segue desde a capa 1 ata a capa 4 (liña vermella), a corrente de retorno tamén debe cambiar de plano (liña azul). Se a frecuencia do sinal é o suficientemente alta e os planos están próximos, a corrente de retorno pode fluír a través da capacitancia entre capas que existe entre a capa de terra e a capa de enerxía. Non obstante, debido á falta dunha conexión condutora directa para a corrente de retorno, o camiño de retorno está interrompido e podemos pensar nesta interrupción como unha impedancia entre planos que se mostra a continuación.
noticias 14
Se a capacitancia entre capas non é o suficientemente grande, o campo eléctrico distribuirase nunha área relativamente grande da placa, de xeito que a impedancia entre capas redúcese e a corrente de retorno pode fluír de volta á capa superior. Neste caso, o campo xerado por este sinal pode interferir co campo do sinal de capa cambiante próxima. Isto non é o que esperabamos en absoluto. Desafortunadamente, nunha placa de 4 capas de 0,062 polgadas, as capas están afastadas (polo menos 0,020 polgadas) e a capacitancia entre capas é pequena. Como resultado, prodúcese a interferencia de campo eléctrico descrita anteriormente. Isto pode non causar problemas de integridade do sinal, pero certamente creará máis EMI. É por iso que, ao utilizar a cascada, evitamos cambiar de capa, especialmente para sinais de alta frecuencia como os reloxos.
É unha práctica común engadir un capacitor de desacoplamento preto do orificio de paso de transición para reducir a impedancia experimentada pola corrente de retorno que se mostra na imaxe de abaixo. Non obstante, este capacitor de desacoplamento é ineficaz para os sinais VHF debido á súa baixa frecuencia de autorresonancia. Para sinais de CA con frecuencias superiores a 200-300 MHz, non podemos confiar nos capacitores de desacoplamento para crear un camiño de retorno de baixa impedancia. Polo tanto, necesitamos un capacitor de desacoplamento (para menos de 200-300 MHz) e un capacitor interplaca relativamente grande para frecuencias máis altas.
noticias 15
Este problema pódese evitar sen cambiar a capa do sinal clave. Non obstante, a pequena capacitancia interplaca da placa de catro capas leva a outro problema grave: a transmisión de enerxía. Os circuitos integrados dixitais do reloxo requiren normalmente grandes correntes de alimentación transitorias. A medida que o tempo de subida/descenso da saída de IC diminúe, necesitamos entregar enerxía a un ritmo máis elevado. Para proporcionar unha fonte de carga, adoitamos colocar condensadores de desacoplamento moi preto de cada IC lóxico. Non obstante, hai un problema: cando imos máis aló das frecuencias de autorresonancia, os capacitores de desacoplamento non poden almacenar e transferir enerxía de forma eficiente, porque a estas frecuencias o capacitor actuará como un indutor.
Dado que a maioría dos circuitos integrados hoxe teñen tempos de subida/descenso rápidos (uns 500 ps), necesitamos unha estrutura de desacoplamento adicional cunha frecuencia de autorresonancia máis alta que a do capacitor de desacoplamento. A capacitancia entre capas dunha placa de circuíto pode ser unha estrutura de desacoplamento eficaz, sempre que as capas estean o suficientemente próximas entre si para proporcionar a capacidade suficiente. Polo tanto, ademais dos capacitores de desacoplamento de uso habitual, preferimos usar capas de potencia e capas de terra moi espaciadas para proporcionar enerxía transitoria aos circuitos integrados dixitais.
Teña en conta que, debido ao proceso común de fabricación de placas de circuíto, normalmente non temos illantes finos entre a segunda e a terceira capa da placa de catro capas. Unha placa de catro capas con illantes finos entre a segunda e a terceira capa pode custar moito máis que unha placa convencional de catro capas.