Новости PCB - Паразитная емкость и индуктивность перфорации

Сами отверстия имеют паразитную емкость рассеяния. Если известно, что диаметр сварной мембраны на заземленном слое сквозного отверстия составляет D2, диаметр сварочного диска сквозного отверстия - D1, толщина пластины PCB - T, диэлектрическая константа пластины - ڂмк, то паразитная емкость отверстия выглядит примерно следующим образом:

C = 1,41 мкТД1 / (D2 - D1)

Основным воздействием паразитной емкости сквозного отверстия на цепь является увеличение времени подъема сигнала и снижение скорости цепи. Например, для ПХБ толщиной 50 миль, если диаметр сварочного диска с сквозным отверстием составляет 20 миль (диаметр отверстия - 10 миль), а диаметр шаблона с сварным материалом - 40 миль, мы можем приблизить паразитную емкость сквозного отверстия к указанной формуле примерно следующим образом:

C = 1.41x4.4x0.050x0.020 / (0.040 - 0.020) = 0.31pF

Изменение времени подъема, вызванное этой частью емкости, примерно:

T10 - 90 = 2,2C (Z0 / 2) = 2,2x0,31x (50 / 2) = 17,05ps

Из этих значений видно, что, хотя эффект задержки подъема, вызванный паразитической емкостью одного сквозного отверстия, не очевиден, если сквозное отверстие используется несколько раз в линии следа для переключения между слоями, будет использоваться несколько сквозных отверстий. Дизайн должен быть тщательно продуман. В практическом проектировании паразитная емкость может быть уменьшена путем увеличения расстояния между отверстием и медной областью (сварочный диск) или уменьшения диаметра сварного диска.

Паразитная емкость и паразитная индуктивность присутствуют в сквозном отверстии. При проектировании высокоскоростных цифровых схем паразитная индуктивность сквозного отверстия часто наносит больший вред, чем паразитная емкость. Его паразитная последовательная индуктивность ослабляет вклад шунтирующих конденсаторов и ослабляет фильтрационный эффект всей энергосистемы. Мы можем использовать следующую эмпирическую формулу для простого расчета паразитной индуктивности сквозного отверстия:

L = 5.08h [ln (4h / d) + 1]

Среди них L относится к индуктивности сквозного отверстия, h - к длине сквозного отверстия, d - к диаметру центрального отверстия. Из формулы видно, что диаметр сквозного отверстия оказывает незначительное влияние на индуктивность, а длина сквозного отверстия оказывает наибольшее влияние на индуктивность. Используя приведенный выше пример, индуктивность сквозного отверстия может быть рассчитана следующим образом:

L = 5.08x0.050 [ln (4x0.050 / 0.010) + 1] = 1015nH

Если время подъема сигнала составляет 1ns, его эквивалентное сопротивление составляет: XL = π L / T10 - 90 = 3,19 мкм. Это сопротивление больше нельзя игнорировать при прохождении высокочастотного тока. Особое внимание следует обратить на то, что при соединении плоскости питания и плоскости заземления шунтирующий конденсатор должен проходить через два сквозных отверстия, так что паразитическая индуктивность сквозного отверстия экспоненциально увеличивается.

Как использовать отверстие

Из приведенного выше анализа паразитических свойств перфорации мы видим, что, казалось бы, простые перфорации в высокоскоростной конструкции PCB часто оказывают большое негативное влияние на конструкцию схемы PCB. Для уменьшения негативного воздействия паразитических эффектов сквозных отверстий при проектировании могут быть выполнены следующие задачи:

Сочетание затрат и качества сигнала, выбор разумного размера перфорации. При необходимости вы можете рассмотреть возможность использования отверстий разных размеров. Например, для перфорации питания или заземления можно рассмотреть возможность использования больших размеров для снижения сопротивления, а для линии сигнального следа можно использовать меньшие перфорации. Конечно, по мере уменьшения размера отверстия соответствующая стоимость также увеличивается.

Две вышеупомянутые формулы позволяют сделать вывод о том, что использование более тонкого ПХД способствует уменьшению двух паразитических параметров сквозного отверстия.

Старайтесь не изменять количество слоев сигнальной линии на панели PCB, то есть старайтесь не использовать ненужные перфорации.

Подключение источника питания и заземления должно быть сверлено поблизости, а провод между перфорацией и выводом должен быть как можно короче. Рассмотрим возможность параллельного бурения нескольких сквозных отверстий для снижения эквивалентной индуктивности.

5. Установка некоторых заземленных отверстий вблизи проходных отверстий в слое преобразования сигнала обеспечивает ближайший путь возврата сигнала. Вы даже можете разместить несколько избыточных заземленных отверстий на PCB.

Для высокоскоростных PCB - панелей высокой плотности можно рассмотреть возможность использования микросквозных отверстий.