PCB Tecnico - Caratteristiche parassite della scheda di copia PCB vias

I vias della scheda di copia PCB appaiono come punti di interruzione discontinui sulla linea di trasmissione, che causeranno la riflessione del segnale. Generalmente, l'impedenza equivalente della via è circa il 12% inferiore a quella della linea di trasmissione. Ad esempio, l'impedenza di una linea di trasmissione da 50 ohm diminuisce di 6 ohm quando passa attraverso la via (nello specifico, è legata alle dimensioni e allo spessore della via, non una riduzione assoluta). Tuttavia, il riflesso causato dall'impedenza discontinua della via è in realtà molto piccolo. Il coefficiente di riflessione è solo: (44-50)/(44+50)=0,06. I problemi causati dalla via sono più concentrati sulla capacità parassitaria e l'induttanza. Impatto.

La via stessa ha una capacità parassitaria randagio. Se è noto che il diametro della maschera di saldatura sullo strato di terra della via è D2, il diametro del pad via è D1, lo spessore della scheda PCB è T e la costante dielettrica del substrato della scheda Per ε,

La capacità parassitaria della via è simile a: C=1.41ε La capacità parassitaria della via avrà l'effetto principale sul circuito è quello di prolungare 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 del pad via è 20Mil (il diametro del foro è 10Mils), e il diametro della maschera di saldatura è 40Mil, allora possiamo approssimare il foro passante dalla formula di cui sopra La capacità parassitaria è approssimativamente:

Il cambiamento del tempo di salita causato da questa parte della capacità è approssimativamente:

Da questi valori, si può vedere che anche se l'effetto del ritardo di risalita causato dalla capacità parassitaria di una singola via non è molto evidente, se la via viene utilizzata più volte nella traccia per passare da uno strato all'altro, verranno utilizzate più vie., Il disegno deve essere attentamente considerato. Nella progettazione effettiva, la capacità parassitaria può essere ridotta aumentando la distanza tra la via e l'area in rame (Anti-pad) o riducendo il diametro del pad.

Ci sono capacità parassitarie in vias e induttanze parassitarie. Nella progettazione di circuiti PCB 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. Possiamo usare la seguente formula empirica per calcolare semplicemente l'induttanza parassitaria di una via:

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:

Se il tempo di salita del segnale è 1ns, allora l'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 dei vie aumenterà esponenzialmente.

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

·Da considerazioni di qualità del segnale e del costo, scegliere una dimensione ragionevole tramite dimensione. Se necessario, può prendere in considerazione l'uso di diverse dimensioni di vias. Ad esempio, per via di alimentazione o messa a terra, è possibile prendere in considerazione l'utilizzo di una dimensione più grande per ridurre l'impedenza, e per tracce di segnale, è possibile utilizzare via più piccole. Naturalmente, man mano che la dimensione della via diminuisce, il costo corrispondente aumenterà.

·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.

·Le tracce del segnale sulla scheda PCB non dovrebbero essere modificate il più possibile, il che significa che i vias inutili non dovrebbero essere utilizzati il più possibile.

· I perni dell'alimentazione elettrica e del terreno dovrebbero essere forati nelle vicinanze e il cavo tra la via e il perno dovrebbe essere il più breve possibile. Considera di riprodurre più vie in parallelo per ridurre l'induttanza equivalente.