Tecnología de PCB - Diseño de PCB de alta velocidad

En Placa de circuito impreso multicapa de alta velocidad, La transmisión de la señal de En el interiorterconexión de una capa a otra requiere una conexión a través de un agujero. Cuando la frecuencia es inferior a 1 GHz, A través del agujero puede desempeñar un buen papel en la conexión. Su Capacitancia parasitaria e En el interiorductancia son insignificantes.

Este Placa de circuito impreso de alta velocidad Cuando la frecuencia es superior a 1 GHz, La influencia del efecto parasitario a través del agujero en la integridad de la señal no puede ser ignorada. En este momento, El orificio se muestra como un punto de ruptura de impedancia discontinua en la trayectoria de transmisión, Esto dará lugar a un reflejo de la señal, Retraso, Atenuación. Y otros problemas de integridad de la señal.

Cuando la señal se transmite a través del orificio a otra capa, la capa de referencia de la línea de señal también se utiliza como ruta de retorno de la señal a través del orificio, y la corriente de retorno se acopla capacitivamente entre las capas de referencia y causa problemas como el rebote de la tierra.

Tipo de orificio

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

Agujero ciego: situado en la parte superior e inferior de una placa de circuito impreso, con cierta profundidad, utilizado para conectar circuitos de superficie y circuitos internos inferiores, la profundidad del agujero y el diámetro del agujero no suelen exceder de una determinada proporción.

Agujero enterrado: se refiere al agujero de conexión situado en la capa interna de la placa de circuito impreso, que no se extiende a la superficie de la placa de circuito.

A través del agujero: este agujero pasa a través de todo el tablero de circuitos y puede ser utilizado para la interconexión interna o como un agujero de localización de montaje de componentes. Debido a que los orificios son más fáciles de implementar en el proceso y de menor costo, se utilizan generalmente en placas de circuitos impresos.

Capacitancia parasitaria a través del agujero

El orificio en sí tiene Capacitancia parasitaria al suelo. Si el diámetro del agujero de aislamiento en la capa de tierra a través del agujero es D2, el diámetro de la almohadilla a través del agujero es D1, el espesor del Placa de circuito impreso es T, y la constante dieléctrica del sustrato de la placa es de 1 μ, la Capacitancia parasitaria del agujero a través es similar a:

C = 1,41

El principal efecto de la Capacitancia parasitaria a través del agujero en el circuito es prolongar el tiempo de subida de la señal y reducir la velocidad del circuito. Cuanto menor es el valor de Capacitancia, menor es el efecto.

Inductancia parasitaria a través del agujero

El orificio en sí tiene Inductancia parasitaria. En el diseño de circuitos digitales de alta velocidad, el daño causado por la Inductancia parasitaria a través del agujero es generalmente mayor que el efecto de la Capacitancia parasitaria. La Inductancia parasitaria de la serie a través del agujero debilitará la función del condensador de derivación y debilitará el efecto de filtrado de todo el sistema de energía. Si l es la Inductancia del orificio, H es la longitud del orificio y D es el diámetro del orificio central, la Inductancia parasitaria del orificio es similar a:

L = 5,08 H ¼

De la fórmula se puede ver que el diámetro del orificio tiene poca influencia en la Inductancia, y la longitud del orificio tiene la mayor influencia en la Inductancia.

A través del diseño Placa de circuito impreso de alta velocidad

En el diseño de Placa de circuito impreso de alta velocidad, los orificios aparentemente simples a menudo tienen un gran impacto negativo en el diseño de circuitos. Para reducir los efectos adversos causados por el efecto parasitario a través del agujero, se pueden realizar las siguientes operaciones en el diseño:

Elija un tamaño razonable del orificio. Para el diseño de Placa de circuito impreso de densidad general multicapa, es mejor utilizar 0,25 mm / 0,51 mm / 0,91 mm (perforación / almohadilla / zona de aislamiento de potencia) a través del agujero; Para algunos Placa de circuito impreso de alta densidad, 0,20 mm / 0,46 también se puede utilizar en MM / 0,86 mm a través del agujero, también se puede probar no a través del agujero; Para la fuente de alimentación o la tierra a través de agujeros, usted puede considerar el uso de un tamaño más grande para reducir la impedancia;

Teniendo en cuenta la densidad del orificio en el Placa de circuito impreso, cuanto mayor sea el área de aislamiento de potencia, mejor, por lo general D1 = D2 + 0,41;

La traza de la señal en el Placa de circuito impreso no debe modificarse en la medida de lo posible, es decir, el orificio debe reducirse en la medida de lo posible;

El uso de Placa de circuito impreso más delgados ayuda a reducir los dos parámetros parasitarios del orificio;

La fuente de alimentación y el pin de puesta a tierra deben estar cerca del orificio. Cuanto más corto sea el plomo entre el orificio y el pin, mejor, ya que aumenta la Inductancia. Al mismo tiempo, la fuente de alimentación y los cables de puesta a tierra deben ser lo más gruesos posible para reducir la impedancia;

Coloque algunos agujeros a través de la tierra cerca de los agujeros a través de la capa de señal para proporcionar un bucle de corto alcance para la señal.

Este Placa de circuito impreso de alta velocidad Además, La longitud del orificio también es uno de los principales factores que influyen en la Inductancia del orificio.. A través de agujeros para la capa superior e inferior, Longitud del orificio igual a Placa de circuito impreso Espeso. Debido al aumento de la cantidad Placa de circuito impreso Capa, Este Placa de circuito impreso Espesor generalmente superior a 5 mm. Sin embargo,, in high-speed Diseño de Placa de circuito impreso, Para reducir los problemas causados por el orificio, La longitud del orificio se controla generalmente en 2.0 mm. Para orificios de longitud superior a 2.0 mm, La continuidad de la impedancia a través del agujero se puede mejorar en cierta medida aumentando el diámetro del agujero.. Cuando la longitud del orificio es 1.0 mm o menos, El diámetro óptimo del orificio es 0.20 mm - 0.30 mm.