Ulemper ved PCB tradisjonell firelags stabling

Hvis mellomlagskapasitansen ikke er stor nok, vil det elektriske feltet bli distribuert over et relativt stort område av brettet, slik at mellomlagsimpedansen reduseres og returstrømmen kan strømme tilbake til topplaget. I dette tilfellet kan feltet generert av dette signalet forstyrre feltet i det nærliggende skiftende lagsignalet. Dette er ikke det vi i det hele tatt hadde håpet på. Dessverre, på et 4-lags brett på 0,062 tommer, er lagene langt fra hverandre og mellomlagskapasitansen er liten
Når ledningene endres fra lag 1 til lag 4 eller omvendt, vil det føre til at dette problemet vises som bilde
News13
Diagrammet viser at når signalet sporer fra lag 1 til lag 4 (rød linje), må returstrømmen også endre plan (blå linje). Hvis hyppigheten av signalet er høy nok og planene er tett sammen, kan returstrømmen strømme gjennom mellomlagets kapasitans som eksisterer mellom bakkelaget og kraftlaget. På grunn av mangelen på en direkte ledende forbindelse for returstrømmen, blir returstien imidlertid avbrutt, og vi kan tenke på dette avbruddet som en impedans mellom flyene vist som nedenfor
News14
Hvis mellomlagskapasitansen ikke er stor nok, vil det elektriske feltet bli distribuert over et relativt stort område av brettet, slik at mellomlagsimpedansen reduseres og returstrømmen kan strømme tilbake til topplaget. I dette tilfellet kan feltet generert av dette signalet forstyrre feltet i det nærliggende skiftende lagsignalet. Dette er ikke det vi i det hele tatt hadde håpet på. Dessverre, på et 4-lags brett på 0,062 tommer, er lagene langt fra hverandre (minst 0,020 tommer), og mellomlagskapasitansen er liten. Som et resultat skjer det elektriske feltforstyrrelsen beskrevet ovenfor. Dette kan ikke forårsake problemer med signalintegritet, men det vil helt sikkert skape mer EMI. Dette er grunnen til at vi, når vi bruker kaskaden, unngår å endre lag, spesielt for høyfrekvente signaler som klokker.
Det er vanlig å legge til en avkoblingskondensator nær overgangspasshullet for å redusere impedansen som opplever av returstrømmen som er vist som nedenfor. Imidlertid er denne avkoblingskondensatoren ineffektiv for VHF-signaler på grunn av den lave selvresonantfrekvensen. For vekselstrømsignaler med frekvenser høyere enn 200-300 MHz, kan vi ikke stole på avkoblingskondensatorer for å lage en avkastningsbane med lav impedans. Derfor trenger vi en avkoblingskondensator (for under 200-300 MHz) og en relativt stor interboardkondensator for høyere frekvenser.
News15
Dette problemet kan unngås ved ikke å endre laget av nøkkelsignalet. Imidlertid fører den lille interboardkapasitansen til firelagsbrettet til et annet alvorlig problem: kraftoverføring. Klokke digitale IC -er krever vanligvis store forbigående strømforsyningsstrømmer. Når økningen/falltiden for IC -produksjonen avtar, må vi levere energi til en høyere hastighet. For å gi en ladningskilde, plasserer vi vanligvis avkoblingskondensatorer veldig nær hver logikk IC. Imidlertid er det et problem: når vi går utover selvrensende frekvenser, kan avkoblingskondensatorer ikke effektivt lagre og overføre energi, fordi kondensatoren ved disse frekvensene vil fungere som en induktor.
Siden de fleste IC-er i dag har hurtig stigning/falltider (ca. 500 ps), trenger vi en ekstra avkoblingsstruktur med en høyere selvresonantfrekvens enn for avkoblingskondensatoren. Interlayer -kapasitansen til et kretskort kan være en effektiv avkoblingsstruktur, forutsatt at lagene er nær nok til hverandre til å gi tilstrekkelig kapasitans. Derfor, i tillegg til de ofte brukte avkoblingskondensatorene, foretrekker vi å bruke nært avstand til strømlag og bakkelag for å gi forbigående kraft til digitale IC -er.
Vær oppmerksom på at på grunn av den vanlige produksjonsprosessen for kretskort, har vi vanligvis ikke tynne isolatorer mellom andre og tredje lag av firelagsbrettet. Et fire-lags brett med tynne isolatorer mellom andre og tredje lag kan koste mye mer enn et konvensjonelt firelagsbrett.