Slabosti PCB tradicionalnega štirinožnega zlaganja

Če vmesna kapacitivnost ni dovolj velika, bo električno polje razporejeno po razmeroma velikem območju plošče, tako da se medplastna impedanca zmanjša in se povratni tok lahko pretaka nazaj v zgornjo plast. V tem primeru lahko polje, ki ga ustvari ta signal, ovira polje bližnjega spreminjajočega se signala plasti. To sploh ni tisto, na kar smo si upali. Na žalost so na 4-slojni deski 0,062 palca plasti daleč narazen in vmesna kapacitivnost je majhna
Ko se ožičenje spremeni iz plasti 1 v plast 4 ali obratno, bo ta problem prikazan kot slika
News13
Diagram kaže, da mora, ko signal sledi od 1 do plasti 4 (rdeča črta), povratni tok spremeniti tudi ravnino (modra črta). Če je frekvenca signala dovolj visoka in so ravnine blizu skupaj, lahko povratni tok teče skozi vmesno kapacitivnost, ki obstaja med ozemljitvijo in napajalnim slojem. Vendar pa se zaradi pomanjkanja neposredne prevodne povezave za povratni tok povratna pot prekine in na to prekinitev si lahko omislimo kot impedanco med ravninami, prikazanimi kot spodaj slika
News14
Če vmesna kapacitivnost ni dovolj velika, bo električno polje razporejeno po razmeroma velikem območju plošče, tako da se medplastna impedanca zmanjša in se povratni tok lahko pretaka nazaj v zgornjo plast. V tem primeru lahko polje, ki ga ustvari ta signal, ovira polje bližnjega spreminjajočega se signala plasti. To sploh ni tisto, na kar smo si upali. Na žalost so na 4-slojni deski 0,062 palca plasti daleč narazen (vsaj 0,020 palca), medplastna kapacitivnost pa majhna. Posledično pride do zgoraj opisanih motenj električnega polja. To morda ne bo povzročilo težave z integriteto signala, zagotovo pa bo ustvarilo več EMI. Zato se pri uporabi kaskade izogibamo spreminjanju plasti, zlasti za visokofrekvenčne signale, kot so ure.
Običajna praksa je dodati kondenzator ločitve v bližini luknje za prehod, da zmanjšate impedanco, ki jo doživlja povratni tok, prikazan kot spodaj. Vendar ta kondenzator ločevanja ni učinkovit za signale VHF zaradi nizke samoresonančne frekvence. Za AC signale s frekvencami, višjimi od 200-300 MHz, se ne moremo zanašati na ločitve kondenzatorjev, da bi ustvarili povratno pot z nizko impedanco. Zato potrebujemo kondenzator ločitve (za pod 200-300 MHz) in relativno velik medbornični kondenzator za višje frekvence.
News15
Temu problemu se lahko izognemo, če ne spreminjate plasti ključnega signala. Vendar majhna interboardna kapacitivnost štirislovne plošče vodi do še ene resne težave: prenos moči. Ura digitalni ICS običajno zahtevajo velike prehodne tokove napajanja. Ko se čas dviga/padca izhoda IC zmanjšuje, moramo z višjo hitrostjo zagotavljati energijo. Za zagotovitev vira naboja ponavadi postavimo kondenzatorje ločitve zelo blizu vsake logične IC. Vendar obstaja težava: ko presežemo samoresonančne frekvence, ločitve kondenzatorjev ne morejo učinkovito shraniti in prenesti energije, ker bo kondenzator na teh frekvencah deloval kot induktor.
Ker ima danes večina IC-jev čas hitrega dviga/padca (približno 500 ps), potrebujemo dodatno strukturo ločitve z večjo samoresonančno frekvenco kot kondenzator ločitve. Medplastna kapacitivnost vezja je lahko učinkovita struktura ločevanja, pod pogojem, da so plasti dovolj blizu drug drugemu, da zagotovijo zadostno kapacitivnost. Zato poleg pogosto uporabljenih ločevalnih kondenzatorjev raje uporabljamo tesno razporejene močne plasti in ozemljitvene plasti, da zagotovimo prehodno moč digitalnim ICS.
Upoštevajte, da zaradi proizvodnje skupnih veznih plošč običajno nimamo tankih izolatorjev med drugo in tretjo plastjo štirislojne plošče. Štirislojna deska s tankimi izolatorji med drugo in tretjo plastjo lahko stane veliko več kot običajna štiriplastna plošča.


TOP