Недостатки традиционной четырехслойной укладки PCB

Если промежуточная емкость недостаточно велика, электрическое поле будет распределено по относительно большой площади платы, так что импеданс межслойного состава уменьшается, а возвратный ток может переходить обратно к верхнему слою. В этом случае поле, сгенерированное этим сигналом, может мешать поле ближайшего изменяющегося сигнала слоя. Это не то, на что мы надеялись вообще. К сожалению, на 4-слойной плате 0,062 дюйма слои далеко друг от друга, а межслойная емкость невелика
Когда проводка изменяется с уровня 1 на слой 4 или наоборот, тогда будет приведена эта проблема, показанная как изображение
Новости13
Диаграмма показывает, что когда сигнал отслеживает от слоя 1 до слоя 4 (красная линия), ток обратного возврата также должен изменить плоскость (синяя линия). Если частота сигнала достаточно высока, а плоскости находятся близко друг к другу, ток возврата может протекать через промежуточную емкость, которая существует между слоем заземления и слоем мощности. Однако из -за отсутствия прямого проводящего соединения для тока возврата прерывается путь возврата, и мы можем думать об этом прерывании как об сопротивлении между плоскостями, показанными ниже картинки
News14
Если промежуточная емкость недостаточно велика, электрическое поле будет распределено по относительно большой площади платы, так что импеданс межслойного состава уменьшается, а возвратный ток может переходить обратно к верхнему слою. В этом случае поле, сгенерированное этим сигналом, может мешать поле ближайшего изменяющегося сигнала слоя. Это не то, на что мы надеялись вообще. К сожалению, на 4-слойной плате 0,062 дюйма слои находятся далеко друг от друга (не менее 0,020 дюймов), а промежуточная емкость мала. В результате возникает интерференция электрического поля. Это может не вызвать проблемы целостности сигнала, но это, безусловно, создаст больше EMI. Вот почему при использовании каскада мы избегаем изменения слоев, особенно для высокочастотных сигналов, таких как часы.
Обычной практикой является добавление конденсатора развязки вблизи отверстия переходного прохода, чтобы уменьшить импеданс, возникающий в результате тока возврата, показанного ниже картинки. Тем не менее, этот развязывающий конденсатор неэффективен для сигналов VHF из-за его низкой саморезонансной частоты. Для сигналов переменного тока с частотами выше 200-300 МГц мы не можем полагаться на развязки конденсаторов, чтобы создать путь возврата с низким импедансом. Таким образом, нам нужен конденсатор развязки (для ниже 200-300 МГц) и относительно большой конденсатор межборда для более высоких частот.
News15
Эту проблему можно избежать, не изменяя слой сигнала ключа. Тем не менее, небольшая емкость межборда четырехслойной платы приводит к еще одной серьезной проблеме: передача питания. Clock Digital ICS обычно требуют больших переходных токов питания. По мере того, как время роста/падения выпуска IC уменьшается, нам необходимо доставлять энергию с более высокой скоростью. Чтобы обеспечить источник заряда, мы обычно размещаем развязки конденсаторов очень близко к каждой логической IC. Тем не менее, есть проблема: когда мы выходим за рамки саморезонансных частот, развязки конденсаторы не могут эффективно хранить и переносить энергию, потому что на этих частотах конденсатор будет действовать как индуктор.
Поскольку у большинства ICS сегодня быстрое время роста/осени (около 500 пс), нам нужна дополнительная структура развязки с более высокой саморезонансной частотой, чем у конденсатора развязки. Межслойная емкость платы платы может быть эффективной структурой развязки, при условии, что слои достаточно близки друг к другу, чтобы обеспечить достаточную емкость. Следовательно, в дополнение к обычно используемым развязывающим конденсаторам мы предпочитаем использовать близко расположенные слои мощности и наземные слои, чтобы обеспечить переходную мощность цифровым ICS.
Обратите внимание, что из-за производственного процесса общей платы мышцы мы обычно не имеем тонких изоляторов между вторым и третьим слоями четырехслойной платы. Четырехслойная доска с тонкими изоляторами между вторым и третьим слоями может стоить намного больше, чем обычная четырехслойная доска.