Desvantagens do PCB tradicional empilhamento de quatro camadas

Se a capacitância entre camadas não for grande o suficiente, o campo elétrico será distribuído sobre uma área relativamente grande da placa, para que a impedância intercaladora seja reduzida e a corrente de retorno possa fluir de volta à camada superior. Nesse caso, o campo gerado por esse sinal pode interferir no campo do sinal de camada alternativa nas proximidades. Não é isso que esperávamos. Infelizmente, em uma placa de 4 camadas de 0,062 polegadas, as camadas estão distantes e a capacitância entre camadas é pequena
Quando a fiação muda da camada 1 para a camada 4 ou vice -versa, será liderado esse problema mostrado como imagem
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O diagrama mostra que, quando o sinal rastreia da camada 1 à camada 4 (linha vermelha), a corrente de retorno também deve alterar o plano (linha azul). Se a frequência do sinal for alta o suficiente e os planos estiverem próximos, a corrente de retorno poderá fluir através da capacitância entre camadas que existe entre a camada de terra e a camada de potência. No entanto, devido à falta de uma conexão condutora direta para a corrente de retorno, o caminho de retorno é interrompido e podemos pensar nessa interrupção como uma impedância entre os aviões mostrados como a imagem abaixo
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Se a capacitância entre camadas não for grande o suficiente, o campo elétrico será distribuído sobre uma área relativamente grande da placa, para que a impedância intercaladora seja reduzida e a corrente de retorno possa fluir de volta à camada superior. Nesse caso, o campo gerado por esse sinal pode interferir no campo do sinal de camada alternativa nas proximidades. Não é isso que esperávamos. Infelizmente, em uma placa de 4 camadas de 0,062 polegadas, as camadas estão distantes (pelo menos 0,020 polegadas) e a capacitância entre camadas é pequena. Como resultado, ocorre a interferência do campo elétrico descrita acima. Isso pode não causar problemas de integridade do sinal, mas certamente criará mais EMI. É por isso que, ao usar a cascata, evitamos alterar camadas, especialmente para sinais de alta frequência, como relógios.
É uma prática comum adicionar um capacitor de desacoplamento próximo ao orifício do passe de transição para reduzir a impedância experimentada pela corrente de retorno mostrada como abaixo. No entanto, este capacitor de desacoplamento é ineficaz para sinais de VHF devido à sua baixa frequência auto-ressonante. Para sinais de CA com frequências superiores a 200-300 MHz, não podemos confiar em capacitores de dissociação para criar um caminho de retorno de baixa impedância. Portanto, precisamos de um capacitor de desacoplamento (para menos de 200 a 300 MHz) e um capacitor de internet relativamente grande para frequências mais altas.
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Esse problema pode ser evitado por não alterar a camada do sinal de chave. No entanto, a pequena capacitância entre a placa da placa de quatro camadas leva a outro problema sério: a transmissão de energia. Os ICs digitais do relógio geralmente requerem grandes correntes de fonte de alimentação transitória. À medida que o tempo de ascensão/queda da saída de IC diminui, precisamos fornecer energia a uma taxa mais alta. Para fornecer uma fonte de cobrança, geralmente colocamos os capacitores de desacoplamento muito próximos de cada IC lógico. No entanto, há um problema: quando vamos além das frequências auto-ressonantes, os capacitores de desacoplamento não podem armazenar e transferir eficientemente energia, porque nessas frequências o capacitor age como um indutor.
Como a maioria dos ICs hoje tem tempos rápidos de ascensão/outono (cerca de 500 ps), precisamos de uma estrutura de desacoplamento adicional com uma frequência auto-ressonante maior do que a do capacitor de desacoplamento. A capacitância entre camadas de uma placa de circuito pode ser uma estrutura de desacoplamento eficaz, desde que as camadas estejam próximas o suficiente para fornecer capacitância suficiente. Portanto, além dos capacitores de desacoplamento comumente usados, preferimos usar camadas de potência e camadas de solo de perto para fornecer energia transitória aos ICs digitais.
Observe que, devido ao processo de fabricação da placa de circuito comum, geralmente não temos isoladores finos entre a segunda e a terceira camadas da placa de quatro camadas. Uma placa de quatro camadas com isoladores finos entre a segunda e a terceira camadas pode custar muito mais do que uma placa convencional de quatro camadas.