Technologie PCB - Conception de PCB haute vitesse

Dans les cartes multicouches PCB haute vitesse, la transmission de signaux d'une couche interconnectée à l'autre nécessite une connexion via des vias. Lorsque la fréquence est inférieure à 1 GHz, la porosité peut jouer un bon rôle de connexion. Sa capacité parasite et son inductance sont négligeables.

PCB haute vitesse lorsque la fréquence est supérieure à 1 GHz, l'effet parasite de la porosité excessive sur l'intégrité du signal ne peut être ignoré. A ce moment, le trou traversant se comporte comme un point d'arrêt d'impédance discontinu sur le chemin de transmission, ce qui entraînera une réflexion, un retard et une atténuation du signal. Et d'autres problèmes d'intégrité du signal.

La couche de référence de la ligne de signal agit également comme un chemin de retour pour le signal de via lorsqu'un signal est transmis à une autre couche à travers le via et un courant de retour circulera entre les couches de référence par couplage capacitif et posera des problèmes tels qu'un rebond de masse.

Type de porosité

Les Vias sont généralement divisés en trois catégories: Vias, borgnes et enterrés.

Trou borgne: il est situé sur la face supérieure et inférieure de la carte de circuit imprimé et a une certaine profondeur pour la connexion du circuit de surface et du circuit interne sous - jacent, la profondeur du trou et le diamètre du trou ne dépassant généralement pas une certaine proportion.

Trou enterré: désigne un trou de connexion situé dans la couche interne de la carte de circuit imprimé et ne s'étendant pas à la surface de la carte.

Vias: ce type de trou traverse toute la carte et peut être utilisé pour les interconnexions internes ou comme élément pour monter des trous de positionnement. Comme les Vias sont plus faciles à mettre en oeuvre et moins coûteux dans le processus, ils sont généralement utilisés sur des cartes de circuits imprimés.

Capacité parasite poreuse

Le via lui - même a une capacité parasite à la masse. Si le diamètre du trou isolé sur la couche de masse du trou percé est D2, le diamètre du plot percé est D1, l'épaisseur du PCB est t et la permittivité diélectrique du substrat de la plaque est un îlot, la capacité parasite du trou percé est similaire à:

C = 1,41 île td1 / (D2 - D1)

L'effet principal de la capacité parasite poreuse sur le circuit est de prolonger le temps de montée du signal et de réduire la vitesse du circuit. Plus la valeur de la capacité est petite, moins l'effet est important.

Inductance parasite poreuse

La porosité elle - même présente une inductance parasite. Dans la conception de circuits numériques à grande vitesse, les dommages causés par l'inductance parasite de la porosité sont souvent plus importants que les effets de la capacité parasite. Une Inductance série parasite à travers les trous affaiblit la fonction du condensateur de dérivation, affaiblissant l'effet de filtrage de l'ensemble du système électrique. Si l représente l'inductance de la porosité, h la longueur de la porosité et d Le diamètre du trou central, l'inductance parasite de la porosité est similaire à:

L = 5,08hï¼ » LN (4h / j) 1ï¼ ½

Il ressort de la formule que le diamètre des pores sur - percés a moins d'influence sur l'inductance, tandis que la longueur des pores sur - percés a le plus d'influence sur l'inductance.

Conception de perçage dans les PCB à grande vitesse

Dans la conception de circuits imprimés à grande vitesse, les trous de travers apparemment simples ont tendance à avoir un impact négatif important sur la conception du circuit. Afin de réduire les effets néfastes causés par les effets parasites des porosités excessives, on peut réaliser dans la conception:

(1) Choisissez une taille raisonnable de pores. Pour la conception multicouche de PCB de densité universelle, il est préférable d'utiliser 0,25 mm / 0,51 mm / 0,91 mm (perçage / Plot / zone d'isolation Power) pour le perçage; Pour certains PCB haute densité, 0,20 mm / 0,46 peut également être utilisé. Pour les trous de passage mm / 0,86 mm, vous pouvez également essayer les trous de passage non traversants; Pour une alimentation électrique ou un trou de mise à la terre, on peut envisager d'utiliser des dimensions plus importantes pour réduire l'impédance;

(2) Compte tenu de la densité de pores sur le PCB, plus la zone d'isolation Power est grande, mieux c'est, généralement d1 = D2 + 0,41;

(3) les traces de signal sur le PCB ne doivent pas être modifiées autant que possible, c'est - à - dire que les trous de travers doivent être réduits autant que possible;

(4) l'utilisation de PCB plus minces favorise la réduction des deux paramètres parasites de la porosité excessive;

(5) la broche d'alimentation et la broche de mise à la terre doivent être proches du trou de passage. Plus les fils entre les trous et les broches sont courts, mieux c'est, car ils augmentent l'inductance. Dans le même temps, les cordons d'alimentation et de mise à la terre doivent être aussi épais que possible pour réduire l'impédance;

(6) placez quelques trous de passage de terre près des trous de passage de la couche de signal pour fournir une boucle de courte distance au signal.

En outre, la longueur de la porosité excessive est également l'un des principaux facteurs influençant l'inductance de la porosité excessive. Pour les Vias utilisés pour les couches supérieure et inférieure, la longueur des Vias est égale à l'épaisseur du PCB. En raison de l'augmentation constante du nombre de couches de PCB, l'épaisseur de la carte PCB a tendance à atteindre plus de 5 mm. Cependant, dans la conception de PCB à grande vitesse, afin de réduire les problèmes posés par les trous excessifs, la longueur des trous excessifs est généralement contrôlée à moins de 2,0 MM. Pour les pores de longueur supérieure à 2,0 mm, la continuité de l'impédance des pores peut être améliorée dans une certaine mesure en augmentant l'ouverture des pores. Lorsque la longueur de perçage est de 1,0 mm ou plus, le diamètre de perçage optimal est de 0,20 mm à 0,30 MM.