PCB Tecnico - Capacità e induttanza parassitica dei vias e come usare vias

Vias svolgono un ruolo importante nella progettazione dei circuiti stampati, tuttavia, la loro capacità parassitaria di accompagnamento e l'induttanza parassitaria rappresentano una potenziale sfida che può influenzare significativamente le prestazioni complessive del circuito. Soprattutto nella progettazione di circuiti ad alta velocità, questi effetti parassitari non dovrebbero essere sottovalutati in quanto possono portare a maggiori ritardi di trasmissione del segnale e a un significativo degrado della qualità del segnale.

Le caratteristiche parassitiche dei vias includono principalmente capacità parassitaria e induttanza parassitaria. La capacità parassitaria di una via è la capacità tra la via e il terreno circostante, che può non essere significativa a frequenze relativamente basse, ma non dovrebbe essere sottovalutata per i circuiti ad alta velocità. Inoltre, l'induttanza parassitaria proviene principalmente dalla struttura e dalla disposizione delle vie, specialmente nel caso di lunghe linee di segnale, l'effetto dell'induttanza parassitaria sarà più evidente.

Nella progettazione del circuito ad alta velocità, la capacità parassitaria e l'induttanza parassitaria dei vias influenzano significativamente le prestazioni di trasmissione del segnale. La capacità parassitaria porta principalmente a tempi di aumento del segnale più lunghi, che riduce la velocità di funzionamento del circuito, mentre l'induttanza parassitaria può indebolire l'efficacia dei circuiti bypass, influenzando ulteriormente la funzione di filtraggio del sistema di alimentazione.

L'effetto principale che la presenza di capacità parassitaria in un over-hole può avere su un circuito è quello di allungare il tempo di salita del segnale, riducendo la velocità del circuito. Nei circuiti digitali ad alta velocità, questo ritardo è più pronunciato man mano che la frequenza del segnale aumenta (sopra 1 GHz), influenzando così le prestazioni complessive del circuito. La capacità parassitaria di un overbore è più di una semplice caratteristica elettrica; La sua presenza fa ritardare il segnale prima che raggiunga il componente target, e quindi richiede particolare attenzione da parte del progettista.

L'induttanza parassitaria è spesso considerata avere un effetto più grave su un circuito rispetto alla capacità parassitaria. L'induttanza parassitaria in un overbore può indebolire i condensatori bypass e diminuire i benefici di filtraggio dell'intero sistema di alimentazione. Questa induttanza può causare interferenza di fase e degradazione di ampiezza dei segnali, specialmente alla trasmissione del segnale ad alta velocità. Occorre considerare attentamente la lunghezza e la struttura dei vias per ridurre gli effetti negativi dell'induttanza parassitaria.

Secondo i risultati del test, i segnali sono significativamente ritardati quando passano attraverso entrambi i casi vias e no-vias. Ad esempio, il tempo necessario per il passaggio del segnale al punto di prova successivo è di 458 ps in caso di assenza di vias, rispetto a 480 ps con vias, un ritardo di 22 ps, che è un'indicazione diretta dell'effetto parassitario di vias. La variazione del tempo di salita causata dalla capacità parassitaria dei vias è stata quantificata, suggerendo che il progettista deve controllarla e ottimizzarla nel layout PCB ad alta velocità.

La capacità parassitica e l'induttanza dei vias sono fattori critici che non possono essere ignorati nella progettazione di circuiti ad alta velocità. La progettazione e il layout corretti possono migliorare significativamente la qualità del segnale e garantire il funzionamento stabile del circuito. Nel futuro processo di progettazione, è importante continuare a studiare in profondità l'impatto di questi parametri parassitari e le loro contromisure di ottimizzazione, al fine di migliorare continuamente la capacità complessiva della progettazione PCB ad alta velocità.