Tecnología de PCB - ¿¿ conoces el diseño de agujeros en los PCB de alta velocidad?

En el diseño de PCB de alta velocidad, a menudo se necesitan PCB de varias capas, y el agujero es un factor importante en el diseño de PCB de varias capas. Hoy, banermei y todos se unieron para aprender sobre el diseño de agujeros en los PCB de alta velocidad.

La influencia del agujero en el PCB de alta velocidad

En las placas multicapa de PCB de alta velocidad, la transmisión de señal de una capa de interconexión a otra debe conectarse a través de agujeros. Cuando la frecuencia es inferior a 1 ghz, el agujero puede desempeñar un buen papel de conexión. Sus condensadores parasitarios e inductores son insignificantes.

Cuando la frecuencia es superior a 1 ghz, el impacto del efecto parasitario del agujero en la integridad de la señal no puede ser ignorado. En este momento, el agujero cruzado se manifiesta como un punto de interrupción con una resistencia discontinua en la ruta de transmisión, lo que provocará reflexión, retraso y atenuación de la señal. Y otros problemas de integridad de la señal.

Cuando la señal se transmite a otra capa a través del agujero, la capa de referencia del cable de señal también actúa como la ruta de retorno de la señal a través del agujero, y la corriente de retorno se acoplará capacitivamente entre las capas de referencia y causará problemas como el rebote del suelo.

Tipo de agujero

Los agujeros de paso generalmente se dividen en tres categorías: agujeros a través, agujeros ciegos y agujeros enterrados.

Agujero ciego: situado en la superficie superior e inferior de la placa de circuito impreso, con cierta profundidad, para la conexión entre el circuito superficial y el circuito interno inferior. La profundidad del agujero y el diámetro del agujero generalmente no superan una cierta proporción.

Agujero enterrado: se refiere al agujero de conexión ubicado en la capa interior de la placa de circuito impreso y que no se extiende a la superficie de la placa de circuito.

A través del agujero: este agujero pasa por toda la placa de circuito y se puede utilizar para la interconexión interna o como un agujero de posicionamiento para la instalación de componentes. Debido a que los agujeros a través son más fáciles de lograr en el proceso y más baratos, generalmente se utilizan en placas de circuito impreso.

Condensadores parasitarios a través de agujeros

El propio agujero tiene un capacitor parasitario al suelo. Si el diámetro del agujero de aislamiento en la formación de contacto del agujero es d2, el diámetro de la almohadilla del agujero es d1, el espesor del PCB es T y la constante dieléctrica del sustrato es la isla, la capacidad parasitaria del agujero es similar a:

C = 1,41 isla td1 / (d2 - d1)

El principal impacto de los condensadores parasitarios a través del agujero en el circuito es prolongar el tiempo de subida de la señal y reducir la velocidad del circuito. Cuanto menor sea el valor de la capacidad, menor será el efecto.

Inductor parasitario a través del agujero

El agujero en sí tiene una inducción parasitaria. En el diseño de circuitos digitales de alta velocidad, el daño causado por la inducción parasitaria a través del agujero es a menudo mayor que el impacto de los condensadores parasitarios. La inducción de serie parasitaria a través del agujero debilitará la función del condensadores de derivación y debilitará el efecto de filtrado de todo el sistema de energía. Si L indica la inducción del agujero, H es la longitud del agujero y D es el diámetro del agujero central, la inducción parasitaria del agujero es similar a:

L = 5.08hï » LN (4h / d) 1 ï 1

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.

Diseño de agujeros en PCB de alta velocidad

En el diseño de PCB de alta velocidad, los agujeros aparentemente simples a menudo tienen 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) elija un tamaño razonable del agujero. Para el diseño de PCB de densidad universal de varias capas, es mejor usar 0,25 mm / 0,51 mm / 0,91 mm (perforación / almohadilla / zona de aislamiento de potencia) para pasar el agujero; Para algunos PCB de alta densidad, también se puede usar 0.20mm / 0.46. para mm / 0.86mm a través del agujero, también se puede intentar no a través del agujero; 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) cuanto mayor sea el área de aislamiento de power, mejor. teniendo en cuenta la densidad de agujeros en el pcb, generalmente D1 = D2 + 0,41;

(3) los rastros de señal en el PCB no deben cambiarse tanto como sea posible, lo que significa que los agujeros deben reducirse en la medida de lo posible;

(4) el uso de PCB más delgados favorece la reducción de dos parámetros parasitarios a través del agujero;

(5) los pines de alimentación y los pines de tierra deben estar cerca del agujero. Cuanto más corto sea el cable entre el agujero y el pin, mejor, porque aumentarán la inducción. Al mismo tiempo, la fuente de alimentación y el cable de tierra deben ser lo más gruesos posible para reducir la resistencia;

(6) coloque algunos agujeros de paso de tierra cerca de los agujeros de paso de la capa de señal para proporcionar un circuito de corta distancia para la señal.

Además, la longitud del agujero también es uno de los principales factores que afectan la inducción del agujero. Para los agujeros de paso para la capa superior e inferior, la longitud del agujero de paso es igual al espesor del pcb. Debido al aumento continuo del número de capas de pcb, el espesor del PCB tiende a alcanzar más de 5 mm. sin embargo, en diseños de PCB de alta velocidad, para reducir los problemas causados por los agujeros, la longitud de los agujeros suele controlarse dentro de 2,0 mm. para los agujeros de más de 2,0 mm de longitud, Al aumentar el tamaño del agujero, se puede mejorar la continuidad de la resistencia del agujero hasta cierto punto. Cuando la longitud del agujero es de 1,0 mm o más, el diámetro óptimo del agujero es de 0,20 mm - 0,30 mm.