Teknik PCB - Comment

Pada frekuensi rendah, lubang melalui mempunyai sedikit kesan. Tetapi dalam sambungan seri kelajuan tinggi, lubang melalui akan menghancurkan seluruh sistem.

Dalam beberapa kes, pada 3.125Gbps, mereka boleh menggunakan terbuka yang indah, luas. Tukarnya menjadi pilar pada 5 Gbps. Memahami penyebab akar terhadap vias adalah langkah pertama dalam optimizasi rancangan mereka dan mengesahkan mereka.

Artikel ini akan menggambarkan proses pemodelan dan simulasi yang mudah melalui lubang, dari mana and a boleh mendapatkan beberapa titik kunci untuk desain optimal.

Anda tidak boleh merancang sambungan yang boleh berfungsi pada 2Gbps atau lebih tinggi. Untuk mencapai kadar pemindahan data sasaran, sambungan mesti optimum. Dalam banyak kes, vias mungkin menjadi penghujung sambungan seri kelajuan tinggi, kecuali vias optimum untuk membuat kesan mereka lebih kecil.

Sebab punca perbezaan melalui masalah terutamanya berasal dari tiga aspek, 90% ialah viastub, 9% ialah vias, dan 1% yang lain ialah vias kembali. Yang dipanggil melalui proses adalah untuk menyelesaikan tiga titik kunci ini.

Langkah pertama adalah untuk minimumkan panjang punca lubang melalui. Sebagai peraturan ibu jari, panjang melalui root, dalam mils, sepatutnya kurang dari 300 mils/BR, dan Br adalah kadar Gbps.

Langkah kedua adalah untuk membuat bahagian penetrating laluan lubang dekat dengan impedance garis, yang biasanya 100 ohms. Perbezaan impedance vias berbeza biasanya kurang dari 100 ohms. Oleh itu, jika mungkin, cuba untuk mengurangi diameter, meningkatkan ruang, membersihkan lubang, meningkatkan lubang melalui lapisan, dan buang semua pads tidak berguna. Selain itu, impedance garis sekeliling boleh dikurangi. Secara umum, walaupun perbezaan impedance 65 ohm akan menghasilkan kehilangan penyisipan kurang dari -1 dB, walaupun sistem perbezaan 15 GHz, 100 ohm.

Akhirnya, meletakkan vial kembalian bersebelahan dekat ruang isyarat akan membantu mengawal bunyi isyarat yang dijana oleh penghantaran isyarat biasa dalam sistem. Untuk sistem yang berbeza, perkenalan kembali melalui tidak perlu kritikal untuk kualiti isyarat, walaupun ini sentiasa kebiasaan yang baik.

Apabila titik kunci ini optimum, mengingat situasi sebenar, kita sentiasa mempunyai masalah yang sama, adakah ia akan beroperasi secara biasa? Adakah saya telah melakukan cukup dalam proses memproses vias?

Satu cara untuk menjawab soalan ini adalah untuk menetapkan peranti ujian dan melakukan pengukuran. Ini adalah pendekatan "prestasi ujian". Biayanya sangat tinggi, memakan masa dan memakan sumber, tetapi hasil akhirnya akan menjadi kepercayaan anda dalam meningkatkan kepercayaan produk. Kaedah lain adalah untuk simulasikan rancangan akhir sebelum menentukan perkakasan dan menghantarnya untuk konstruksi.

Satu-satunya cara untuk simulasikan secara tepat vias perbezaan adalah menggunakan penyelesair medan elektromagnetik gelombang penuh 3D, seperti yang disediakan oleh Agilent Technologies dan CST. Alat-alat ini telah terbukti sangat tepat, dan mudah untuk menjelaskan kesan yang berbeza dan umum, termasuk kesan-kesan dari laluan kembalinya, tetapi ia secara umum lebih kompleks. Modul mewakili nombor-S alat ini boleh digunakan dalam banyak simulator sistem untuk meramalkan kesan tahap pertama dan kedua. Ini proses yang sempurna.

Bagaimanapun, untuk beberapa melalui struktur, ciri-ciri impedance perbezaan boleh diharapkan dengan modul yang sangat mudah. Dengan cara ini, prefab analisis boleh dikurangkan kepada minit selain dari jam atau bahkan hari. Ia juga boleh menganalisis secara mendalam berapa banyak masalah yang mungkin vias akan hadapi, dan ciri-ciri yang relatif penting untuk desain. Oleh itu, apabila menilai kesan melalui dalam siri kelajuan tinggi, kita sentiasa menggunakan model sederhana dahulu. Berkaitan dengan tenaga yang dilaburkan, kembaliannya besar.

Pertama, perbezaan melalui boleh disimulasi sebagai pasangan perbezaan bersatu dengan impedance perbezaan dan konstan dielektrik. Ia dibahagi kepada dua atau tiga bahagian yang sama, bergantung pada bagaimana lapisan isyarat masuk dan meninggalkan melalui. Satu-satunya perbezaan dalam bahagian ini adalah panjang mereka. Mereka semua mempunyai impedance perbezaan yang sama atau impedance mod pelik, dan konstan dielektrik.

Impedansi perbezaan kedua-dua vias boleh dikira secara kira-kira berdasarkan model analisis impedance biasa bagi rod kembar. Seperti yang dipaparkan dalam Gambar 1

Impedansi perbezaan boleh diharapkan oleh model rod kembar:

Z0 = impedance perbezaan (ohm)

D = diameter melalui lubang (mils)

s = tengah ke tengah jarak (mils)

Dk = konstan dielektrik efektif adalah kira-kira 4-6.5

Contohnya, jika konstan dielektrik dari kain kaca dan resin adalah 5, ruang adalah 60 mils, dan diameter melalui adalah 30 mils, maka impedance perbezaan adalah:

Via biasanya kurang dari 100 ohm. Nilai apa yang diterima untuk kita? Jawapan paling umum kepada soalan integriti isyarat ialah, "Ia bergantung." Jika kerugian penyisipan -1dB diterima, maka kemudahan laluan boleh menjadi sebanyak 65 ohms, tetapi ia masih boleh dipenuhi dalam persekitaran 100 ohm spesifikasi prestasi ini.

Secara umum, hanya menggunakan model elektrik ini untuk simulasi seluruh pautan akan memberikan jawapan yang percaya diri. Model pasangan perbezaan sederhana ini adalah unsur yang diperlukan untuk menetapkan kepercayaan dalam rancangan anda sebelum anda menghasilkannya.