СВЧ технология - Анализ индуктивности сквозного отверстия платы

Для конструкции цифровых плат индуктивность сквозного отверстия более важна, чем емкость. Каждое отверстие имеет паразитический центральный индуктор. Из - за небольшой твердой структуры сквозного отверстия его особенностью является очень пиксельный набор элементов общей схемы. Основной функцией последовательно подключенных индукторов с сквозными отверстиями является снижение эффективности шунтирующих конденсаторов питания, что сделает фильтрацию всего источника питания еще хуже.

Конденсатор шунтирования предназначен для короткого замыкания двух плоскостей питания на высокочастотной панели. Если предположить, что интегральная схема соединена между источником питания в точке А и плоскостью заземления, то на точке В будет установлен идеальный шунтовой конденсатор.

Однако это не так. Каждый соединительный сквозной датчик, соединяющий конденсатор с VCC и плоскостью заземления, вводит небольшую, но измеримую индуктивность. Размер индуктивности приблизительно равен:

L = индуктивность сквозного отверстия, NH

H = длина сквозного отверстия, in

D = диаметр отверстия, in

Поскольку эти уравнения включают логарифмы, изменение диаметра отверстия оказывает незначительное влияние на индуктивность, но изменение длины отверстия может вызвать большие изменения.

Сопротивление сквозного отверстия сигналу, который поднимается со скоростью 1ns. Во - первых, вычислить индуктивность:

H = 0063 (длина сквозного отверстия, in)

D = 0.016 (диаметр сквозного отверстия, in)

T10 ~ 90% = 1,00 (скорость подъема, ns)

Высокочастотный ток от чипа. 3.8 Ом недостаточно низкий. Также помните, что шунтирующие конденсаторы обычно соединяются с плоскостью заземления через отверстие на одном конце, а также с плоскостью + 5В через отверстие на другом конце, поэтому индуктивный эффект через отверстие удваивается. Конденсаторы шунтирования устанавливаются на стороне платы ближе всего к источнику питания и плоскости заземления, чтобы уменьшить их воздействие. Наконец, любой провод между конденсатором и отверстием увеличивает индуктивность. Эти провода всегда должны быть максимально широкими.

Очень низкое сопротивление можно получить, используя несколько шунтирующих конденсаторов между источником питания и землей. Для цифровых продуктов, как грубое руководство, предполагается, что источник питания и плоскость заземления являются идеальными проводниками с нулевой индуктивностью. Мы рассматриваем только емкость шунта и связанную с ней проводку и индуктивность сквозного отверстия. В определенном диапазоне все шунтирующие конденсаторы будут работать параллельно, тем самым уменьшая сопротивление между источником питания и заземлением. Эффективный радиус этого эффекта равен 1 / 12, из которых 1 является электрической длиной восходящего края. До 1 / 6 диаметра все конденсаторы работают вместе в качестве коллекторных цепей.

В материале FR - 4 длина распространения вдоль восходящей линии 1ns составляет около 1 = 6in. В этом примере конденсаторы с расстоянием между сетками более 1 / 12 = 0,5 in не будут иметь никакой пользы.

Для шунтирующих конденсаторов питания, чем короче время подъема, тем сложнее становится шунт. Когда время подъема сокращается, эффективный радиус уменьшается. Количество конденсаторов в эффективном радиусе уменьшается с квадратом времени подъема.

Это всеобъемлющая проблема. По мере уменьшения времени подъема частота цифрового рулевого управления увеличивается, что приводит к увеличению индуктивного сопротивления каждого проходного отверстия. В результате для конкретной конфигурации шунтирующих конденсаторов, работающих на заданной частоте, этот эффект уменьшается в восемь раз, когда мы вдвое уменьшаем время подъема. В соответствии со стандартами пропорциональности опыт, полученный в одном диапазоне высокочастотных панелей, может быть легко перенесен в новый диапазон эксплуатационных частот.