Teknologi Microwave - Analisis melalui inductans lubang Papan Sirkuit

Untuk desain papan sirkuit digital, induktan lubang melalui lebih penting daripada kapasitasi. Setiap lubang melalui mempunyai induktor pusat parasit. Kerana struktur kuat kecil lubang melalui, ciri-cirinya adalah unsur sirkuit terpotong piksel. Kesan utama induktor siri melalui lubang adalah untuk mengurangkan keefektivitas bekalan kuasa kapasitor bypass, yang akan membuat kesan penapisan seluruh bekalan kuasa lebih buruk.

Tujuan kondensator bypass adalah untuk mengikut sirkuit pendek dua pesawat kuasa bersama-sama pada papan frekuensi tinggi. Jika sirkuit terintegrasi dianggap tersambung antara bekalan kuasa dan pesawat tanah di titik A, terdapat kondensator bypass melekat permukaan ideal di titik B. Impedansi frekuensi tinggi antara VCS dan pesawat tanah di penyelamatan cip dijangka menjadi sifar.

Namun, ini bukan masalahnya. Setiap penghubung melalui lubang yang menyambung kondensator ke VCC dan pesawat tanah memperkenalkan indunan kecil tetapi boleh diukur. Ukuran induktan ini adalah kira-kira:

Dimana L = induktan lubang melalui, NH

H = panjang lubang melalui, dalam

D = diameter lubang, dalam

Oleh kerana persamaan di atas termasuk logaritma, perubahan diameter lubang melalui mempunyai sedikit kesan pada induktan, tetapi perubahan panjang lubang melalui mungkin menyebabkan perubahan besar.

Reaksi induktif lubang ke isyarat dengan kelajuan pinggir naik 1ns. Pertama, kira induktan:

H =0.063 (panjang lubang melalui, dalam)

D =0.016 (diameter lubang, dalam)

T10 ~90%=1.00 (kelajuan pinggir naik, ns)

Menghalang semasa frekuensi tinggi dari cip. 3.8 Ohms tidak cukup rendah. Juga ingat bahawa kondensator bypass biasanya disambung dengan pesawat tanah melalui lubang di satu ujung dan juga dengan pesawat + 5V melalui lubang di ujung lain, jadi kesan induktan melalui lubang adalah ganda. Kondensator bypass diletak di sisi papan yang paling dekat dengan bekalan kuasa dan pesawat tanah untuk mengurangkan kesannya. Akhirnya, mana-mana petunjuk antara kondensator dan lubang melalui akan menambah lebih inductans. Kabel ini sepatutnya sebanyak mungkin.

Impedansi yang sangat rendah boleh dicapai dengan menggunakan kondensator bypass berbilang antara sumber dan tanah. Untuk produk digital, sebagai garis panduan kasar, anggap bahawa bekalan kuasa dan pesawat tanah adalah konduktor ideal dengan induksi sifar. Kami hanya mempertimbangkan kapasitasi bypass dan kabel yang berkaitan dengannya dan induksi melalui lubang. Dalam julat tertentu, semua kondensator bypass akan bertindak selari, mengurangkan impedance antara bekalan kuasa dan tanah. Jejari efektif bagi kesan ini sama dengan 1/12, di mana 1 ialah panjang elektrik pinggir naik. Sehingga 1/6 diameter, semua kondensator secara kolektif bertindak sebagai sirkuit lumped.

Panjang pendaraban 1ns pinggir naik dalam bahan FR-4 adalah kira-kira 1=6in. Dalam contoh ini, kondensator dengan jarak grid yang lebih besar daripada 1/12=0.5in tidak akan mempunyai sebarang keuntungan.

Untuk kondensator bypass bekalan kuasa, semakin pendek masa naik, semakin sukar bypass menjadi. Apabila masa naik dikurangi, radius efektif menjadi lebih kecil. Bilangan kondensator dalam radius efektif menurun dengan kuasa dua masa naik.

Ini masalah yang meliputi. Bila masa naik menurun, frekuensi pembukaan digital meningkat, sehingga reaksi induktif setiap lubang melalui meningkat. Hasilnya ialah untuk konfigurasi khusus kapasitor bypass yang berfungsi pada frekuensi tertentu, kesan dikurangi dengan faktor 8 apabila kita menurunkan setengah masa naik. Menurut kriteria proporcionaliti, pengalaman yang diperoleh dari satu julat papan frekuensi tinggi beroperasi boleh mudah dipindahkan ke julat frekuensi operasi baru.