Technologie PCB - Analyse inductive de via de carte PCB

Pour les concepteurs de PCB, l'inductance de la porosité PCB est plus importante que la capacité. Chaque via possède une inductance parasite dans la liaison. En raison de la structure physique plus petite du via, sa propriété est un élément de circuit collecteur très pixel. Le rôle principal de l'inductance en série via est de réduire l'efficacité du condensateur de dérivation de l'alimentation, ce qui rendra le filtrage de l'ensemble de l'alimentation moins efficace.

Le but d'un condensateur de dérivation est de court - circuiter les deux plans de puissance ensemble dans la gamme des hautes fréquences. Si l'on suppose que le circuit intégré est connecté entre l'alimentation et le plan de masse au point a, il existe un condensateur de dérivation idéal monté en surface au point B. on s'attend à ce que l'impédance haute fréquence entre VCS au point de jonction de la puce et la surface de masse soit nulle. Cependant, ce n'est pas le cas. Chaque connexion reliant le condensateur à VCC et au plan de masse par inductance introduit une inductance petite mais mesurable. La taille approximative de cette inductance est:

Où l = inductance traversante, NH

H = longueur du trou traversant, in

D = diamètre du trou traversant, in

Comme la formule ci - dessus inclut le logarithme, la variation du diamètre du via a peu d'effet sur l'inductance, mais la variation de la longueur du via peut provoquer de grandes variations.

Inductance du via à un signal de vitesse de front montant de 1 ns. Calculez d'abord l'inductance:

H = 0063 (longueur du trou traversant, in)

D = 0016 (diamètre du trou traversant, in)

T10 ~ 90% = 1,00 (vitesse de front montant, NS)

Le courant haute fréquence est dérivé de la puce et la valeur de 3,8 ohms n'est pas assez faible. Rappelez - vous en même temps qu'une extrémité du condensateur de dérivation est généralement reliée au plan de masse par un via et que l'autre extrémité est également reliée au plan + 5V par un via, de sorte que l'effet de l'inductance du via est doublé. Le condensateur de dérivation est monté du côté de la carte le plus proche de l'alimentation et du plan de masse, ce qui contribue à réduire son impact. Enfin, toute connexion entre le condensateur et le via ajoute plus d'inductance. Ces traces doivent toujours être aussi larges que possible.

L'utilisation de plusieurs condensateurs de dérivation entre l'alimentation et la masse permet d'obtenir une très faible impédance. Pour les produits numériques, comme principe directeur approximatif, supposons que l'alimentation et le plan de masse sont les conducteurs idéaux avec une inductance nulle. Nous ne considérons que l'inductance du condensateur de dérivation et ses traces et sur - trous associés. Dans une certaine plage, tous les condensateurs de dérivation seront en parallèle, réduisant ainsi l'impédance entre l'alimentation et la masse. Le rayon effectif produisant cet effet est égal à 1 / 12, où 1 est la longueur électrique du front montant. Dans la plage de 1 / 6 de diamètre, tous les condensateurs agissent collectivement comme des circuits collecteurs.

La longueur de propagation d'un front montant de 1 NS dans le matériau fr - 4 est d'environ 1 = 6 in. Dans cet example, il n'y aurait aucun avantage si le pas de grille du condensateur était supérieur à 1 / 12 = 0,5 in.

Pour le condensateur de dérivation de l'alimentation, plus le temps de montée est court, plus le dérivation est difficile. Lorsque le temps de montée est réduit, la valeur du rayon effectif devient également plus faible. Le nombre de condensateurs dans le rayon effectif diminue avec le carré du temps de montée.

C'est une question globale. Au fur et à mesure que le temps de montée diminue, la fréquence angulaire numérique augmente, ce qui augmente l'inductance de chaque via. Le résultat final est que pour une configuration spécifique de condensateurs de dérivation fonctionnant à une fréquence spécifique, l'effet est réduit d'un facteur 8 lorsque l'usine de PCB réduit de moitié le temps de montée. L'expérience acquise à partir de la gamme de fréquences de fonctionnement peut être facilement convertie à une nouvelle gamme de fréquences de fonctionnement selon le critère de rapport