Svantaggi del tradizionale impilamento a quattro strati PCB

Se la capacità di interstero non è abbastanza grande, il campo elettrico verrà distribuito su un'area relativamente ampia della scheda, in modo che l'impedenza interstradata sia ridotta e la corrente di ritorno può tornare allo strato superiore. In questo caso, il campo generato da questo segnale può interferire con il campo del segnale di livello che cambia vicino. Questo non è quello che speravamo affatto. Sfortunatamente, su una scheda a 4 strati di 0,062 pollici, gli strati sono molto distanti e la capacità di intersteria è piccola
Quando il cablaggio cambia dal livello 1 a livello 4 o viceversa, verrà condotto questo problema mostrato come immagine
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Il diagramma mostra che quando il segnale tiene traccia dello strato 1 a strato 4 (linea rossa), la corrente di ritorno deve anche cambiare il piano (linea blu). Se la frequenza del segnale è abbastanza alta e i piani sono vicini, la corrente di ritorno può fluire attraverso la capacità di interstrato che esiste tra lo strato di terra e lo strato di potenza. Tuttavia, a causa della mancanza di una connessione diretta conduttiva per la corrente di ritorno, il percorso di ritorno viene interrotto e possiamo pensare a questa interruzione come a un'impedenza tra i piani mostrati come sotto l'immagine
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Se la capacità di interstero non è abbastanza grande, il campo elettrico verrà distribuito su un'area relativamente ampia della scheda, in modo che l'impedenza interstradata sia ridotta e la corrente di ritorno può tornare allo strato superiore. In questo caso, il campo generato da questo segnale può interferire con il campo del segnale di livello che cambia vicino. Questo non è quello che speravamo affatto. Sfortunatamente, su una scheda a 4 strati di 0,062 pollici, gli strati sono distanti (almeno 0,020 pollici) e la capacità di interstrato è piccola. Di conseguenza, si verifica l'interferenza del campo elettrico sopra descritto. Ciò potrebbe non causare problemi di integrità del segnale, ma creerà sicuramente più EMI. Ecco perché, quando si utilizza la cascata, evitiamo di cambiare strati, specialmente per segnali ad alta frequenza come gli orologi.
È pratica comune aggiungere un condensatore di disaccoppiamento vicino al foro del passaggio di transizione per ridurre l'impedenza sperimentata dalla corrente di ritorno mostrata come l'immagine sotto. Tuttavia, questo condensatore di disaccoppiamento è inefficace per i segnali VHF a causa della sua bassa frequenza di auto-risonante. Per i segnali CA con frequenze superiori a 200-300 MHz, non possiamo fare affidamento sui condensatori di disaccoppiamento per creare un percorso di ritorno a bassa impedenza. Pertanto, abbiamo bisogno di un condensatore di disaccoppiamento (per meno di 200-300 MHz) e di un condensatore di interboard relativamente grande per frequenze più alte.
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Questo problema può essere evitato non modificando il livello del segnale chiave. Tuttavia, la piccola capacità di interbordo della scheda a quattro livelli porta a un altro grave problema: la trasmissione di potenza. Gli IC digitali dell'orologio richiedono in genere le grandi correnti di alimentazione transitoria. Man mano che il tempo di aumento/caduta della produzione IC diminuisce, dobbiamo fornire energia a un ritmo più elevato. Per fornire una fonte di addebito, di solito posizioniamo i condensatori di disaccoppiamento molto vicino a ciascun IC logico. Tuttavia, c'è un problema: quando andiamo oltre le frequenze di autocontrollo, i condensatori di disaccoppiamento non possono conservare e trasferire energia, perché a queste frequenze il condensatore agirà come un induttore.
Dal momento che la maggior parte degli IC oggi ha tempi di aumento/autunno rapidi (circa 500 CV), abbiamo bisogno di una struttura di disaccoppiamento aggiuntiva con una frequenza autosonuale più elevata rispetto a quella del condensatore di disaccoppiamento. La capacità di intersager di un circuito può essere una struttura di disaccoppiamento efficace, a condizione che gli strati siano abbastanza vicini tra loro per fornire una capacità sufficiente. Pertanto, oltre ai condensatori di disaccoppiamento comunemente usati, preferiamo utilizzare strati di potenza e strati di terra ravvicinati per fornire energia transitoria agli IC digitali.
Si prega di notare che a causa del processo di produzione comune del circuito, di solito non disponiamo di isolanti sottili tra il secondo e il terzo strato della scheda a quattro strati. Una scheda a quattro strati con sottili isolanti tra il secondo e il terzo strato può costare molto più di una commissione a quattro strati convenzionale.


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