Nevýhody Tradičného stohovania štvorvrstvových PCB

Ak kapacita medzivrstvy nie je dostatočne veľká, elektrické pole bude distribuované po relatívne veľkej ploche dosky, takže impedancia medzivrstvy je znížená a spätný prúd môže prúdiť späť do hornej vrstvy. V tomto prípade môže pole generované týmto signálom interferovať s poľom v blízkej zmene signálu vrstvy. To nie je to, čo sme vôbec dúfali. Bohužiaľ, na 4-vrstvovej doske s 0,062 palca sú vrstvy ďaleko od seba a medzivrstvová kapacita je malá
Keď sa zapojenie zmení z vrstvy 1 na vrstvu 4 alebo naopak, potom sa tento problém zobrazí ako obrázok
noviny13
Schéma ukazuje, že keď signál sleduje z vrstvy 1 do vrstvy 4 (červená čiara), spätný prúd musí tiež zmeniť rovinu (modrá čiara). Ak je frekvencia signálu dostatočne vysoká a roviny sú blízko seba, spätný prúd môže prúdiť cez kapacitu medzivrstvy, ktorá existuje medzi pozemnou vrstvou a napájacou vrstvou. Avšak kvôli nedostatku priameho vodivého spojenia pre návratový prúd je spiatočná cesta prerušená a toto prerušenie môžeme považovať za impedanciu medzi lietadlami uvedenými uvedenými nižšie
noviny14
Ak kapacita medzivrstvy nie je dostatočne veľká, elektrické pole bude distribuované po relatívne veľkej ploche dosky, takže impedancia medzivrstvy je znížená a spätný prúd môže prúdiť späť do hornej vrstvy. V tomto prípade môže pole generované týmto signálom interferovať s poľom v blízkej zmene signálu vrstvy. To nie je to, čo sme vôbec dúfali. Bohužiaľ, na 4-vrstvovej doske s 0,062 palca sú vrstvy ďaleko od seba (najmenej 0,020 palca) a medzivrstvová kapacita je malá. V dôsledku toho sa vyskytuje vyššie opísané interferencie elektrického poľa. To nemusí spôsobiť problémy s integritou signálu, ale určite vytvorí viac EMI. Preto pri používaní kaskády sa vyhýbame zmenám vrstiev, najmä pri vysokofrekvenčných signáloch, ako sú hodiny.
Je bežnou praxou pridať oddeľovací kondenzátor v blízkosti otvoru prechodného priechodu, aby sa znížila impedancia, ktorú zaznamenal spätný prúd zobrazený ako nižšie. Tento oddeľovací kondenzátor je však pre signály VHF neúčinný kvôli svojej nízkej samohodonantnej frekvencii. V prípade signálov striedavého prúdu s frekvenciami vyššími ako 200-300 MHz sa nemôžeme spoliehať na oddelenie kondenzátorov, aby sme vytvorili cestu s nízkou impedanciou. Preto potrebujeme oddeľovací kondenzátor (pre menej ako 200-300 MHz) a relatívne veľký interboardový kondenzátor pre vyššie frekvencie.
noviny15
Tomuto problému sa dá vyhnúť nezmenením vrstvy kľúčového signálu. Malá interboardová kapacita štvorvrstvovej dosky však vedie k ďalšiemu vážnemu problému: prenos energie. Hodinové digitálne IC zvyčajne vyžadujú veľké prúdy s prechodným napájaním. Keď sa zvyšuje/pokles času výstupu IC, musíme dodávať energiu vyššou rýchlosťou. Aby sme zabezpečili zdroj náboja, zvyčajne umiestňujeme oddeľovacie kondenzátory veľmi blízko k každej logickej IC. Existuje však problém: keď ideme nad rámec sebesonantných frekvencií, oddelenie kondenzátorov nemôžu efektívne ukladať a prenášať energiu, pretože pri týchto frekvenciách bude kondenzátor pôsobiť ako induktor.
Pretože väčšina ICS má dnes rýchly čas stúpa/pád (asi 500 ps), potrebujeme ďalšiu oddeľovaciu štruktúru s vyššou sebesonančnou frekvenciou ako v prípade oddeľovacieho kondenzátora. Medzivrstvová kapacita dosky obvodu môže byť účinnou štruktúrou oddelenia za predpokladu, že vrstvy sú navzájom dostatočne blízko, aby zabezpečili dostatočnú kapacitu. Preto, okrem bežne používaných oddeľovacích kondenzátorov, radšej používame úzko rozmiestnené výkonové vrstvy a pozemné vrstvy na zabezpečenie prechodnej energie digitálnym ICS.
Upozorňujeme, že v dôsledku procesu výroby spoločných obvodových dosiek zvyčajne nemáme medzi druhou a treťou vrstvou štvorvrstvovej dosky tenké izolátory. Štvorvrstvová doska s tenkými izolátormi medzi druhou a treťou vrstvou môže stáť oveľa viac ako konvenčná štvorvrstvová doska.