Teknik PCB - Analis Inductance of Through Holes in PCB Circuit Board

Untuk perancang PCB, induktan vias PCB lebih penting daripada kapasitasi. Setiap lubang mempunyai induksi parasit dalam pautan. Kerana struktur fizikal lubang melalui adalah kecil, ciri-cirinya adalah unsur sirkuit terpotong piksel. Kesan utama dari induksi 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 dalam julat frekuensi tinggi. Jika dianggap bahawa sirkuit terintegrasi disambungkan antara bekalan kuasa dan pesawat tanah pada titik a, terdapat kondensator bypass melekat permukaan ideal pada titik b. Ia dijangka bahawa impedance frekuensi tinggi antara vcs titik ikatan cip dan pesawat tanah adalah sifar. Namun, ini bukan masalahnya. Setiap sambungan melalui induktan yang menyambung kondensator ke vcc dan pesawat tanah memperkenalkan induktan kecil tetapi boleh diukur. Saiz kira-kira induktan ini adalah:

Di antara mereka, l=melalui inductans lubang, nh

H=panjang lubang melalui, dalam

D=melalui diameter lubang, dalam

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

Induktan lubang melalui isyarat dengan kelajuan pinggir naik 1ns. Kira induktan pertama:

H=0.063 (panjang lubang, dalam)

D=0.016 (melalui diameter lubang, dalam)

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

Semasa frekuensi tinggi ditolak dari cip, dan nilai 3.8 ohms tidak cukup rendah. Pada masa yang sama, ingat bahawa satu hujung kondensator bypass biasanya tersambung ke pesawat tanah melalui lubang, dan hujung yang lain juga tersambung ke pesawat +5v melalui lubang melalui, jadi kesan induktan lubang melalui akan ganda. Kondensator bypass diletak di sisi papan yang paling dekat dengan pesawat kuasa dan tanah, yang membantu mengurangkan kesannya. Akhirnya, mana-mana petunjuk antara kondensator dan melalui akan menambah lebih inductans. Jejak ini sepatutnya sebanyak mungkin.

Menggunakan kondensator bypass berbilang antara bekalan kuasa dan tanah boleh mendapatkan impedance yang sangat rendah. Untuk produk digital, sebagai garis panduan kasar, anggap bahawa tenaga dan pesawat tanah adalah konduktor ideal dan induktan adalah sifar. Kami hanya mempertimbangkan induktan kondensator bypass dan jejak dan vianya yang berkaitan. Dalam julat tertentu, semua kondensator bypass akan disambungkan secara paralel, mengurangkan impedance antara bekalan kuasa dan tanah. Jejari efektif yang menghasilkan kesan ini sama dengan 1/12, di mana 1 ialah panjang elektrik pinggir naik. Dalam 1/6 diameter, semua kondensator secara kolektif bertindak sebagai sirkuit lumped.

Panjang pendaraban pinggir naik 1ns dalam bahan fr-4 adalah kira-kira 1=6in. Dalam contoh ini, jika jarak grid kondensator lebih besar daripada 1/12=0.5in, tidak akan ada manfaat.

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

Ini soalan yang meliputi. Bila masa naik menurun, frekuensi sudut digital meningkat, yang meningkatkan induktan setiap melalui. Hasil akhir ialah bagi kondensator bypass dengan konfigurasi khusus yang berfungsi pada frekuensi tertentu, apabila kilang PCB menurunkan setengah masa naik, kesannya akan dikurangkan 8 kali. Menurut kriteria nisbah, pengalaman yang diperoleh dari julat frekuensi kerja boleh mudah diubah ke julat frekuensi kerja baru