Leiterplattentechnisch - High-Speed PCB Design

In der High-Speed PCB Mehrschichtplatte, Die Signalübertragung von einer Verbindungsleitungsschicht zu einer anderen Verbindungsleitungsschicht muss über Durchkontaktierungen verbunden werden. Wenn die Frequenz niedriger als 1GHz ist, Vias können eine gute Rolle bei der Verbindung spielen. Seine parasitäre Kapazität und Induktivität kann ignoriert werden.

die Hochgeschwindigkeits-PCB Wenn die Frequenz höher als 1 GHz ist, Der parasitäre Effekt des Durchgangs auf die Signalintegrität kann nicht ignoriert werden. Zur Zeit, Das Via erscheint als diskontinuierlicher Impedanzbrechpunkt auf dem Übertragungsweg, die Signalreflexion verursachen, Verzögerung, und Dämpfung. Und andere Probleme mit der Signalintegrität.

Wenn das Signal durch das Durchgangsloch an eine andere Schicht übertragen wird, dient die Referenzschicht der Signalleitung auch als Rücklaufweg des Durchgangslochsignals, und der Rückstrom fließt zwischen den Referenzschichten durch kapazitive Kopplung und verursacht Probleme wie Ground Bounce.

Art der Via

Vias werden im Allgemeinen in drei Kategorien unterteilt: Durchgangslöcher, Sacklöcher und vergrabene Löcher.

Blindloch: Es befindet sich auf den oberen und unteren Oberflächen der Leiterplatte, mit einer bestimmten Tiefe, die für die Verbindung der Oberflächenschaltung und des inneren Schaltkreises unten verwendet wird, die Tiefe des Lochs und der Durchmesser des Lochs in der Regel ein bestimmtes Verhältnis nicht überschreiten.

Begrabenes Loch: bezieht sich auf das Verbindungsloch in der inneren Schicht der Leiterplatte, das sich nicht auf die Oberfläche der Leiterplatte erstreckt.

Durchgangsloch: Diese Art von Loch durchläuft die gesamte Leiterplatte und kann für interne Verschaltung oder als Positionierloch für die Bauteilinstallation verwendet werden. Da Durchgangsbohrungen im Prozess einfacher zu realisieren sind und niedrigere Kosten verursachen, werden sie in der Regel auf Leiterplatten verwendet.

Parasitische Kapazität von

Die Via selbst hat parasitäre Kapazität zur Erdung. Wenn der Durchmesser des Isolationslochs auf der Bodenschicht des Durchgangs D2 ist, der Durchmesser des Durchgangs D1 ist, die Dicke der Leiterplatte T ist und die Dielektrizitätskonstante des Leiterplattensubstrats ε ist, dann ist die parasitäre Kapazität des Durchgangs ähnlich wie:

C =1.41εTD1/(D2-D1)

Der Haupteffekt der parasitären Kapazität des Durchgangslochs auf der Schaltung besteht darin, die Anstiegszeit des Signals zu verlängern und die Geschwindigkeit der Schaltung zu verringern. Je kleiner der Kapazitätswert, desto kleiner der Effekt.

Parasitische Induktivität von Vias

Das Via selbst hat parasitäre Induktivität. Bei der Konstruktion von Hochgeschwindigkeits-Digitalschaltungen ist der Schaden, der durch die parasitäre Induktivität des Durchgangs verursacht wird, oft größer als der Einfluss der parasitären Kapazität. Die parasitäre Reiheninduktivität des Durchgangs schwächt die Funktion des Bypass-Kondensators und schwächt die Filterwirkung des gesamten Stromsystems. Wenn L sich auf die Induktivität des Durchgangs bezieht, ist h die Länge des Durchgangs und d ist der Durchmesser des Mittellochs, die parasitäre Induktivität des Durchgangs ist ähnlich wie:

L=5.08hï¼"ln(4h/d) 1ï¼½

Aus der Formel ist ersichtlich, dass der Durchmesser des Durchgangs einen geringen Einfluss auf die Induktivität hat und die Länge des Durchgangs den größten Einfluss auf die Induktivität hat.

Via Design in Hochgeschwindigkeits-PCB

Im Hochgeschwindigkeits-PCB-Design bringen scheinbar einfache Durchkontaktierungen oft große negative Auswirkungen auf das SchaltungsDesign. Um die negativen Auswirkungen, die durch die parasitären Effekte der Vias verursacht werden, zu reduzieren, kann im Design Folgendes getan werden:

(1) Wählen Sie eine angemessene Größe. Für mehrschichtiges Leiterplattendesign mit allgemeiner Dichte ist es besser, 0.25mm/0.51mm/0.91mm (gebohrte Löcher/Pads/POWER-Isolationsbereich) Durchgänge zu verwenden; Für einige Leiterplatten mit hoher Dichte kann 0.20mm/0.46 auch verwendet werden Für Durchgänge von mm/0.86mm, können Sie auch nicht-durchgehende Durchgänge versuchen; Für Strom- oder Masseverbindungen können Sie eine größere Größe zur Reduzierung der Impedanz in Betracht ziehen;

(2) Je größer die POWER-Isolationsfläche, desto besser, wenn man die Durchgangsdichte auf der Leiterplatte betrachtet, im Allgemeinen D1=D2+0.41;

(3) Die Signalspuren auf der Leiterplatte sollten nicht so weit wie möglich verändert werden, das heißt, die Durchkontaktierungen sollten so weit wie möglich reduziert werden;

(4) Die Verwendung einer dünneren Leiterplatte ist förderlich, die beiden parasitären Parameter des Durchgangs zu reduzieren;

(5) Die Strom- und Massepunkte sollten in der Nähe der Durchkontaktierungen sein. Je kürzer die Leitung zwischen den Vias und den Pins, desto besser, da sie die Induktivität erhöhen. Gleichzeitig sollten die Strom- und Masseleitungen so dick wie möglich sein, um die Impedanz zu reduzieren;

(6) Platzieren Sie einige Erdungsdurchgänge in der Nähe der Durchgänge der Signalschicht, um eine Kurzstreckenschleife für das Signal bereitzustellen.

die Hochgeschwindigkeits-PCB Darüber hinaus, Die Länge des Durchgangs ist auch einer der Hauptfaktoren, die die Induktivität des Durchgangs beeinflussen. Für die Durchgangslöcher für die obere und untere Schicht, die Durchgangslänge ist gleich der PCB Dicke. Aufgrund der kontinuierlichen Zunahme der Zahl der PCB Ebenen, die PCB Dicke erreicht oft mehr als 5 mm. Allerdings, in high-speed PCB-Design, um die durch Vias verursachten Probleme zu reduzieren, Die Länge der Durchkontaktierungen wird im Allgemeinen innerhalb von 2 kontrolliert.0mm. Für Durchkontaktierungen mit einer Länge größer als 2.0 mm, Die Durchlaufimpedanz kann durch Erhöhung der Öffnung des Durchgangs bis zu einem gewissen Grad verbessert werden.. Wenn die Durchgangslänge 1 ist.0 mm oder weniger, der beste Durchgangslochdurchmesser ist 0.20 mm-0.30 mm.