Mikrowellen-Technik - Analyse der Durchgangsinduktivität von Leiterplatten

Für digitale CIRKüchenbrett Design, Die Induktivität des Durchgangslochs ist wichtiger als die Kapazität. Jedes Durchgangsloch hat eine parasitäre zentrale Induktion. Wegen der kleinen festen Struktur des Durchgangslochs, seine Eigenschaften sind sehr pixel-lumped Schaltungselemente. Der Haupteffekt des Durchgangsloch-Reiheninduktors ist, die Wirksamkeit des Stromversorgungs-Bypass-Kondensators zu reduzieren, was den Filtereffekt der gesamten Stromversorgung verschlechtert.

Der Zweck des Bypass-Kondensators ist es, die beiden Leistungsebenen zusammen bei Hochfrequenz Brett. Wenn angenommen wird, dass eine integrierte Schaltung zwischen der Stromversorgung und der Masseebene an Punkt A angeschlossen ist, An Punkt B befindet sich ein idealer Bypass-Kondensator für die Oberflächenmontage. Die Hochfrequenz Die Impedanz zwischen VCS und Masseebene an der Spanschweißung ist voraussichtlich Null.

Dies ist jedoch nicht der Fall. Jeder Durchgangs-Induktor, der den Kondensator mit dem VCC und der Masseebene verbindet, führt eine kleine, aber messbare Induktivität ein. Die Größe dieser Induktivität ist ungefähr:

Wo L. Durchgangslochinduktivität, NH

H Länge des Durchgangslochs, in

D­Durchgangslochdurchmesser, in

Da die obige Gleichung einen Logarithmus enthält, hat eine Änderung des Durchgangsdurchmessers wenig Einfluss auf die Induktivität, aber eine Änderung der Länge des Durchgangslochs kann eine große Änderung verursachen.

Die induktive Reaktanz von Durchgangsloch auf Signal mit steigender Randgeschwindigkeit von 1ns. Berechnen Sie zuerst die Induktivität:

H =0.063 (Durchgangslochlänge, in)

D =0.016 (Durchgangslochdurchmesser, in)

T10 ~90%=1.00 (aufsteigende Kantengeschwindigkeit, ns)

Shunt Hochfrequenz Strom aus dem Chip. 3.8 Ohms ist nicht niedrig genug. Also keep in mind that the bypass capacitor is usually connected to the ground plane through a hole at one end and also to the + 5V plane through a hole at the other end, so wird die Wirkung der Induktivität durch das Loch verdoppelt. Der Bypass-Kondensator ist seitlich am Brett am nächsten an der Stromversorgung und Erdungsebene, um ihre Auswirkungen zu reduzieren. Endlich, Jede Leitung zwischen dem Kondensator und dem Durchgangsloch fügt mehr Induktivität hinzu. Diese Drähte sollten immer so breit wie möglich sein.

Sehr niedrige Impedanz kann durch Verwendung mehrerer Bypass-Kondensatoren zwischen Quelle und Masse erreicht werden. Für digitale Produkte ist als grobe Richtlinie davon auszugehen, dass Stromversorgung und Masseebene ideale Leiter mit Nullinduktivität sind. Wir berücksichtigen nur die Bypass-Kapazität und die damit verbundene Verdrahtung und Durchgangs-Induktivität. In einem bestimmten Bereich arbeiten alle Bypass-Kondensatoren parallel und verringern die Impedanz zwischen Stromversorgung und Masse. Der effektive Radius für diesen Effekt ist gleich 1/12, wobei 1 die elektrische Länge der aufsteigenden Kante ist. Bis zu 1/6 des Durchmessers fungieren alle Kondensatoren zusammen als Klumpenschaltung.

Die Ausbreitungslänge von 1ns steigender Kante in FR-4 Material ist ca. 1=6in. In diesem Beispiel, ein Kondensator mit einem Gitterabstand größer als 1/12=0.5in hätte keinen Nutzen.

Für den Bypass-Kondensator der Stromversorgung wird der Bypass umso schwieriger, je kürzer die Anstiegszeit ist. Wenn die Anstiegszeit verkürzt wird, wird der effektive Radius kleiner. Die Anzahl der Kondensatoren im effektiven Radius nimmt mit dem Quadrat der Anstiegszeit ab.

Dies ist ein umfassendes Problem. Wenn die Anstiegszeit abnimmt, die digitale Drehfrequenz steigt, so dass die induktive Reaktanz jedes Durchgangslochs steigt. Das Ergebnis ist, dass für eine spezifische Konfiguration von Bypass-Kondensatoren, die mit einer bestimmten Frequenz arbeiten, Der Effekt wird um den Faktor acht reduziert, wenn wir die Anstiegszeit halbieren. Nach dem Verhältnismäßigkeitskriterium, Erfahrung aus einem Betrieb Hochfrequenzplatte Bereich kann einfach auf einen neuen Betriebsfrequenzbereich übertragen werden.