Tecnología de PCB - Características parasitarias del agujero de la placa de copia de PCB

El agujero a través de la placa de copia de PCB se manifiesta como un punto de interrupción discontinuo en la línea de transmisión, lo que provocará un reflejo de la señal. Por lo general, la resistencia equivalente a través del agujero es aproximadamente un 12% menor que la resistencia equivalente de la línea de transmisión. Por ejemplo, la resistencia de la línea de transmisión de 50 Ohm se reducirá en 6 ohms al pasar por el agujero (específicamente, esto está relacionado con el tamaño y el grosor del agujero, no con una reducción absoluta). Sin embargo, el reflejo causado por la resistencia discontinua del agujero es en realidad muy pequeño. El coeficiente de reflexión es solo: (44 - 50) / (44 + 50) = 0,06. Los problemas causados por el agujero se centran más en los condensadores parasitarios y los inductores. Impacto

El agujero en sí tiene condensadores parasitarios. Si se sabe que el diámetro de la máscara de soldadura 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 para isla,

Los condensadores parasitarios a través del agujero son similares: el principal impacto de los condensadores dispersos a través del agujero C = 1,41 Mu en el circuito es prolongar el tiempo de subida de la señal y reducir la velocidad del circuito. Por ejemplo, para un PCB de 50 milímetros de espesor, si el diámetro de la almohadilla a través del agujero es de 20 milímetros (el diámetro del agujero es de 10 milímetros) y el diámetro de la máscara de soldadura es de 40 milímetros, entonces podemos aproximar el a través del agujero a través de la fórmula anterior. los condensadores parasitarios son aproximadamente:

La variación del tiempo de subida causada por esta parte de la capacidad es aproximadamente:

A partir de estos valores se puede ver que, aunque el efecto del retraso ascendente causado por la capacidad parasitaria de un solo agujero no es obvio, se utilizarán varios agujeros si se utilizan varios agujeros en el rastro para cambiar entre capas. El diseño debe considerarse cuidadosamente. En el diseño real, la capacidad parasitaria se puede reducir aumentando la distancia entre el agujero y la zona de cobre (almohadilla inversa) o reduciendo el diámetro de la almohadilla.

Hay condensadores parasitarios e inductores parasitarios en el agujero. En el diseño de circuitos digitales de PCB de alta velocidad, el daño causado por la inducción parasitaria a través del agujero es a menudo mayor que el impacto de la capacidad parasitaria. Su inductor de serie parasitario debilitará la contribución del condensadores de derivación y debilitará el efecto de filtrado de todo el sistema eléctrico. Podemos usar las siguientes fórmulas empíricas para calcular simplemente la inducción parasitaria a través del agujero:

Entre ellos, l es la inducción del agujero, H es la longitud del agujero y D es el diámetro del agujero central. 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:

Si el tiempo de subida de la señal es de 1ns, la resistencia equivalente es: XL = Íl / T10 - 90 = 3,19. esta resistencia ya no puede ser ignorada cuando pasa la corriente de alta frecuencia. se debe tener especial cuidado de que al conectar el plano de alimentación y el plano de tierra, el capacitor de derivación debe pasar por dos orificios, La inducción parasitaria a través del agujero aumentará exponencialmente.

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 a través del agujero, se pueden realizar las siguientes operaciones en el diseño:

· elija un tamaño razonable a través del tamaño teniendo en cuenta el costo y la calidad de la señal. Si es necesario, puede considerar usar diferentes tamaños de agujeros. Por ejemplo, para las fuentes de alimentación o los agujeros de tierra, se puede considerar el uso de tamaños más grandes para reducir la resistencia, y para los rastros de señal, se pueden usar agujeros más pequeños. Por supuesto, a medida que el tamaño del agujero disminuye, el costo correspondiente también aumentará.

· las dos fórmulas discutidas anteriormente permiten concluir que el uso de PCB más delgados favorece la reducción de dos parámetros parasitarios a través del agujero.

· los rastros de señal en el tablero de PCB no deben cambiarse tanto como sea posible, lo que significa que los agujeros innecesarios no deben usarse tanto como sea posible.

· los pines de la fuente de alimentación y el suelo deben perforarse cerca, y los cables entre los agujeros y los pines deben ser lo más cortos posible. Se considera la reproducción paralela de múltiples agujeros para reducir la inducción equivalente.