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El agujero de la placa de circuito impreso afecta la transmisión de la señal.
El agujero es uno de los componentes importantes de la placa de circuito de PCB multicapa, y el costo de perforación suele representar entre el 30% y el 40% del costo de fabricación de pcb. En pocas palabras, cada agujero en el PCB se puede llamar un agujero.
I. condensadores parasitarios a través de agujeros
El propio agujero tiene un capacitor parasitario al suelo. Si se sabe que el diámetro del agujero de aislamiento en la formación de contacto a través del agujero es d2, el diámetro de la almohadilla a través del agujero es d1, el espesor de la placa de PCB es T y la constante dieléctrica del sustrato de la placa es, El tamaño de la capacidad parasitaria a través del agujero es aproximadamente: C = 1,41 μtd1 / (d2 - d1) la capacidad parasitaria a través del agujero hará que el circuito prolongue el tiempo de subida de la señal y reduzca la velocidad del circuito. Por ejemplo, para un PCB de 50 milímetros de espesor, si se utiliza un agujero de 10 milímetros de diámetro interior, un diámetro de la almohadilla de 20 milímetros y la distancia entre la almohadilla y la zona de cobre de tierra es de 32 milímetros, entonces podemos usar la fórmula anterior para aproximar el agujero. la capacidad parasitaria es aproximadamente: C = 141x4.4x0.050x0.020 / (0032 - 0020) = 0517 pf, Las variaciones en el tiempo de subida causadas por esta parte de la capacidad son: T10 - 90 = 2,2c (z0 / 2) = 2,2x0.517x (55 / 2) = 31,28 ps. a partir de estos valores, se puede ver que aunque el efecto del retraso de subida causado por la capacidad parasitaria de un solo agujero no es obvio, el diseñador debe considerar cuidadosamente Si el agujero se utiliza varias veces en el rastro para cambiar entre capas.
2. inducción parasitaria a través del agujero
Del mismo modo, hay inductores parasitarios y condensadores parasitarios a través de agujeros. En el diseño de circuitos digitales de alta velocidad, las inductoras parasitarias que pasan por los agujeros a menudo causan mayores daños que los condensadores parasitarios. Su inductor de serie parasitario debilitará la contribución del condensadores de derivación y debilitará el efecto de filtrado de todo el sistema eléctrico. Podemos calcular simplemente la inducción parasitaria aproximada del agujero con la siguiente fórmula: L = 5,08h [ln (4h / d) + 1] donde l es la inducción del agujero, H es la longitud del agujero y D es el diámetro central del agujero. A partir de la fórmula, se puede ver que el diámetro del agujero tiene un menor impacto en la inducción, mientras que la longitud del agujero tiene el mayor impacto en la inducción. Utilizando aún el ejemplo anterior, la inducción a través del agujero se puede calcular como: L = 5,08x0.050 [ln (4x0.050 / 0010) + 1] = 1015nh. si el tiempo de subida de la señal es de 1ns, su resistencia equivalente es: XL = Íl / T10 - 90 = 3,19. esta resistencia ya no se ignora cuando pasa la corriente de alta frecuencia. Se debe prestar especial atención a que al conectar el plano de alimentación y el plano de tierra, el condensadores de derivación deben pasar por dos agujeros, de modo que la inducción parasitaria del agujero aumentará exponencialmente.
3. diseño de agujeros en PCB de alta velocidad
A través del análisis anterior de las características parasitarias del agujero, podemos ver que en el diseño de PCB de alta velocidad, el agujero aparentemente simple a menudo tiene un gran impacto negativo en el diseño del circuito. Para reducir los efectos adversos causados por los efectos parasitarios del agujero, se pueden realizar las siguientes operaciones en el diseño:
1. desde el punto de vista del costo y la calidad de la señal, elija un tamaño razonable para pasar el agujero. Por ejemplo, para el diseño de PCB de módulos de memoria de 6 - 10 capas, es mejor usar 10 / 20 mils (perforación / almohadilla) para pasar el agujero. Para algunas placas de tamaño pequeño de alta densidad, también puede intentar usar 8 / 18 mils. Hoyos En las condiciones técnicas actuales, es difícil utilizar agujeros más pequeños. Para la fuente de alimentación o el agujero de tierra, se puede considerar el uso de un tamaño más grande para reducir la resistencia.
2. las dos fórmulas discutidas anteriormente permiten concluir que el uso de un PCB más delgado favorece la reducción de dos parámetros parasitarios a través del agujero.
3. la fuente de alimentación y los pines de tierra deben perforarse cerca, y los cables entre los agujeros y los pines deben ser lo más cortos posible, ya que aumentan la inducción. Al mismo tiempo, la fuente de alimentación y los cables de tierra deben ser lo más gruesos posible para reducir la resistencia.
4. trate de no cambiar el número de capas de rastros de señal en el tablero de pcb, es decir, trate de no usar agujeros innecesarios.
5. coloque algunos agujeros a través de tierra cerca del agujero a través del convertidor de capa de señal para proporcionar el circuito más cercano a la señal. Incluso se puede colocar un gran número de agujeros de tierra redundantes en la placa de pcb. Por supuesto, el diseño requiere flexibilidad. El modelo de paso de agujeros discutido anteriormente es cuando hay almohadillas en cada capa. A veces, podemos reducir o incluso eliminar las almohadillas de ciertas capas. Especialmente cuando la densidad del agujero cruzado es muy alta, puede causar ranuras de ruptura que forman anillos de separación en la capa de cobre. Para resolver este problema, además de mover la posición del agujero, también podemos considerar colocar el agujero en la capa de cobre. El tamaño de la almohadilla se reduce.
