Berita PCB - Impedansi PCB dikawal melalui desain lubang

Untuk menjaga integriti isyarat papan PCB, kaedah unik untuk menyambung lapisan (melalui lubang) untuk sepadan dengan impedance baris dicetak patut digunakan. Bila kelajuan komunikasi data meningkat ke lebih dari 3Gbps, integriti isyarat adalah penting untuk penghantaran lembut data. Penjana papan litar cuba untuk menghapuskan setiap ketidaksepadan impedance sepanjang laluan isyarat kelajuan tinggi kerana ketidaksepadan impedance ini

Untuk menjaga integriti isyarat PCB, kaedah unik untuk menyambung lapisan (melalui lubang) untuk sepadan dengan impedance baris dicetak patut digunakan.

Bila kelajuan komunikasi data meningkat ke lebih dari 3Gbps, integriti isyarat adalah penting untuk penghantaran lembut data. Penjana papan sirkuit cuba untuk menghapuskan setiap ketidaksepadan impedance dalam laluan isyarat kelajuan tinggi, kerana ketidaksepadan impedance ini boleh menghasilkan gelisah dan mengurangkan pembukaan mata data -- oleh itu tidak hanya mengurangkan jarak penghantaran data, Ia juga mengurangi margin spesifikasi jitter-tujuan umum seperti SONET (rangkaian optik sinkronik) atau XAUI (antaramuka sel sussidiaris 10Gb).

Bila densiti isyarat pada papan sirkuit cetak meningkat, lebih lapisan pengangkutan isyarat diperlukan, dan penghantaran melalui sambungan antar lapisan (melalui lubang) tidak dapat dihindari. Dalam masa lalu, lubang melalui telah mewakili sumber yang signifikan gangguan isyarat kerana impedance mereka biasanya kira-kira 25 hingga 35 Ï· Kegagalan penghalang besar ini akan mengurangkan pembukaan peta mata data dengan 3dB dan menghasilkan banyak kegelisahan bergantung pada kadar data. Sebagai hasilnya, desainer papan sirkuit sama ada cuba untuk menghindari penggunaan lubang melalui garis kelajuan tinggi atau cuba teknik baru, seperti lubang yang membosankan atau buta. Kaedah ini, walaupun berguna, boleh menambah kompleksiti dan meningkatkan banyak kos papan.

Kedua saluran hanya panjang 2.8 inci, tetapi kesan lubang melalui jelas kelihatan. Saluran konvensional melalui lubang (lengkung kuning) mengurangi frekuensi berbilang, yang menghasilkan masa naik yang lebih kecil dan lambat graf data daripada impedance yang dikawal melalui lubang (lengkung hijau).

, ketidaksepadan impedance seharusnya sebanyak mungkin. Walaupun ketidakpadanan akan muncul pada frekuensi diskret lengkung S21 dan mempengaruhi kualiti isyarat. Anda boleh meningkatkan prestasi impedance dikawal melalui lubang selama anda memenuhi parameter reka penting seperti ruang, lebar baris dicetak dan lebar zon penyelamat. Contohnya, saiz pinggir kongkav (atau ruang) isyarat melalui lubang adalah kritikal. Ia mesti sekurang-kurangnya perbezaan antara jarak A dan diameter D antara isyarat melalui lubang dan tanah melalui lubang, sehingga pinggir kongkav isyarat melalui lubang boleh menyentuh tanah melalui lubang. Jika tidak, logam dalam lapisan mendarat, lapisan kuasa, atau kedua-dua akan terlalu dekat dengan isyarat melalui lubang, menghasilkan kapasitas tambahan yang tidak diinginkan dan menurunkan impedance melalui lubang di bawah kiraan 50 Ï.

Sama seperti, setiap lubang yang menyambung garis microstrip atas atau bawah ke garis microstrip dalaman menghasilkan garis melintang stub. Apabila panjang transversal pendek kurang daripada masa naik isyarat, transversal pendek hampir tidak dapat dilihat. Jika panjang transversal pendek panjang, penyelesaian isyarat yang besar boleh disebabkan. Contohnya, bahagian panjang 40 batu mempunyai panjang isyarat berjalan kira-kira 14ps dalam sistem dengan masa meningkat isyarat kira-kira 50ps dan kadar isyarat 3.125Gbps. Dalam kes buruk, bahagian ini adalah seperempat panjang gelombang frekuensi yang penting, jadi bahagian ini dikunci dengan frekuensi yang pendek, menyebabkan isyarat asal hilang.

Formula di atas menganggap diameter isyarat melalui lubang dan tanah melalui lubang adalah sama. Untuk menggunakan diameter berbeza, anda perlu mengubah formula kapasitasi. Penjana patut pilih diameter lubang melalui mengikut lebar baris cetak yang akan disambungkan. Jika garis dicetak jauh lebih kecil daripada lubang melalui, penggantian dari garis dicetak 50 Ï' ke zon penyelut lubang melalui akan menyebabkan ketidakdiinginkan penghentian impedance. Penjana juga patut pertimbangkan jarak antara tanah melalui lubang dan garis cetak untuk disambung. Ini menjadi masalah apabila jarak antara tanah melalui lubang dan garis dicetak adalah kurang dari jarak antara garis dicetak dan lapisan rujukan, yang menghasilkan kapasitasi garis dicetak tambahan dan dengan itu mengurangkan kemampuan garis dicetak ke kurang dari 50 Ï'. Contohnya, pada papan ujian, jarak antara garis cetakan isyarat dan tanah melalui lubang adalah kira-kira 11 mils, dan garis cetakan adalah kira-kira 10 mils di atas lapisan rujukan tanah.

Pertimbangan reka penting lain ialah saiz zon penyelut, kerana setiap lubang yang menyambung garis cetak memerlukan zon penyelut. Zon penyelesaian sepatutnya sebanyak mungkin kerana jarak dari zon penyelesaian ke tanah melalui lubang kurang dari jarak dari isyarat melalui lubang ke tanah melalui lubang. Kerana zon ini, jarak dikurangkan, kapasitas meningkat, dan total impedance dikurangkan.

Dalam rancangan biasa, tidak selalu ada empat lubang bawah tanah. Selama arus kembali mempunyai laluan dari VDD ke tanah melalui kondensator by-pass terdekat, konfigurasi melalui lubang adalah sebaik-baiknya bekalan kuasa melalui lubang.

Contohnya, kini pertimbangkan papan sirkuit yang termasuk konfigurasi melalui lubang ini dalam pin output BGA dengan grid 1 mm. Oleh kerana ia adalah pin output tetap, anda hanya boleh tanah dua lubang luar melalui; Dua lubang lain tersambung ke VDD. Struktur melalui lubang ini berfungsi dengan baik kerana anda juga boleh sambung kondensator bypass SMD antara VDD dan tanah dalam BGA.

Anda juga boleh menggunakan struktur melalui lubang ini untuk isyarat berbeza. Isyarat berbeza boleh berkongsi dua lubang luaran melalui, menyimpan ruang papan. Instrumen Texas telah menerima pendekatan ini pada papan penilaian untuk penerima XAUI kerana ruang terbatas dalam BGA. Untuk lubang yang dikawal-impedance, saiz ruang antara lapisan tidak penting kerana ia adalah lubang-bawah tanah, bukan lapisan logam, yang membentuk kapasitasi. Namun, lubang-laluan konvensional bergantung pada kapasitasi antar lapisan. Oleh itu, walaupun tebal papan tidak berubah, anda perlu merancang khas melalui lubang untuk lapisan-lapisan tumpukan yang berbeza.