PCB Tecnico - Capacità parassita del circuito stampato vias

La via stessa ha una capacità parassitaria al suolo. Se è noto che il diametro del foro di isolamento sullo strato di terra della via è D2, il diametro del pad via è D1, lo spessore del circuito stampato PCB è T e il dielettrico del substrato è Changshu Is ε, quindi la capacità parassitaria della via è approssimativamente la seguente:

C=1,41εTD1/(D2-D1)

L'effetto principale della capacità parassitaria del foro via sul circuito è quello di estendere il tempo di salita del segnale e ridurre la velocità del circuito. Ad esempio, per un PCB con uno spessore di 50Mil, se il diametro interno è 10Mil, il diametro del pad è 20Mil Per la via, la distanza tra il pad e l'area di rame macinato è 30Mil, quindi possiamo utilizzare il valore approssimativo della formula di cui sopra per calcolare la capacità parassitaria del via:

C=1.41x4.4x0.05x0.02/(0.032-0.020)=0.517pF, il cambiamento nel tempo di salita causato da questa parte della capacità è:

T10-90=2.2C(Z0/2)=2.2x0.517x(55/2)=31.28ps. Si può vedere da questi valori che anche se l'effetto del ritardo di risalita causato dalla capacità parassitaria di una singola via non è evidente, se la via viene utilizzata più volte nella traccia per passare tra i livelli, il progettista dovrebbe comunque considerare attentamente.

Uno, l'induttanza parassitaria della via

Allo stesso modo, ci sono capacità parassitarie in vias e induttanze parassitarie. Nella progettazione di circuiti digitali ad alta velocità, il danno causato dalle induttanze parassitarie dei vias è spesso maggiore dell'impatto della capacità parassitaria. La sua induttanza di serie parassitaria indebolirà il contributo del condensatore bypass e indebolirà l'effetto filtrante dell'intero sistema di alimentazione. La seguente formula può essere utilizzata per calcolare semplicemente l'induttanza parassitaria di un via:

L=5.08h[1n(4h/d)+1] dove L si riferisce all'induttanza della via, h è la lunghezza della via e d è il diametro del foro centrale. Si può vedere dalla formula che il diametro della via ha una piccola influenza sull'induttanza e la lunghezza della via ha la maggiore influenza sull'induttanza. Sempre usando l'esempio precedente, l'induttanza della via può essere calcolata come:

L-5.08x0.050[1n(4x0.050/0.010)+1]=1.015nH. Se il tempo di salita del segnale è 1ns, allora la sua impedenza equivalente è: XL=πL/T10-90=3.19Ω. Tale impedenza non può più essere ignorata quando passano le correnti ad alta frequenza. Particolare attenzione dovrebbe essere prestata al fatto che il condensatore bypass deve passare attraverso due vie quando si collega il piano di potenza e il piano di terra, in modo che l'induttanza parassitaria delle vie aumenterà esponenzialmente.

2. Via progettazione in PCB ad alta velocità

Attraverso l'analisi di cui sopra delle caratteristiche parassitarie dei vias, possiamo vedere che nella progettazione PCB ad alta velocità, vias apparentemente semplici spesso portano grandi effetti negativi alla progettazione del circuito. Al fine di ridurre gli effetti avversi causati dagli effetti parassitari dei vias, nel disegno si possono fare quanto segue:

1. considerando sia il costo che la qualità del segnale, selezionare una dimensione ragionevole tramite dimensione. Ad esempio, per il design PCB del modulo di memoria a 6-10 strati, è meglio utilizzare 10/20Mil (forato / pad). Per alcune schede ad alta densità di piccole dimensioni, puoi anche provare a utilizzare 8/18Mil. buco. Nelle attuali condizioni tecniche, è difficile utilizzare vias più piccoli. Per via di alimentazione o messa a terra, è possibile prendere in considerazione l'utilizzo di una dimensione più grande per ridurre l'impedenza.

2. Le due formule discusse sopra possono essere concluse che l'uso di un PCB più sottile è vantaggioso per ridurre i due parametri parassitari della via.

3. Le tracce del segnale sulla scheda PCB non dovrebbero essere cambiate il più possibile, vale a dire, cercare di non utilizzare vias inutili.

4. Il potere e i perni di terra dovrebbero essere forati nelle vicinanze. Più breve è il cavo tra via e pin, meglio è, perché aumenteranno l'induttanza. Allo stesso tempo, i cavi di potenza e terra dovrebbero essere il più spessi possibile per ridurre l'impedenza.

5. Posizionare alcuni vias a terra vicino ai vias del cambio dello strato di segnale per fornire il loop più vicino per il segnale. È anche possibile posizionare un gran numero di vias macinati sul circuito stampato. Naturalmente, il design deve essere flessibile. Il modello via discusso in precedenza è il caso in cui ci sono pad su ogni strato, e a volte, i pad di alcuni strati possono essere ridotti o addirittura rimossi. Soprattutto nel caso di una densità molto elevata di vias, può portare alla formazione di una fessura che separa il loop nello strato di rame. Per risolvere questo problema, oltre a spostare la posizione della via, puoi anche considerare di posizionare la via sullo strato di rame. La dimensione del tampone è ridotta.