Технология PCB - Влияние сквозного отверстия платы PCB на передачу сигнала

Перфорация является одним из важных компонентов многослойной платы PCB, и стоимость бурения обычно составляет от 30% до 40% затрат на изготовление PCB. Проще говоря, каждое отверстие на PCB можно назвать перфорацией.

1. Перфорированная паразитная емкость

Сами отверстия имеют паразитную емкость к земле. Если известно, что диаметр изолированного отверстия на заземленном слое сквозного отверстия составляет D2, диаметр сварного диска сквозного отверстия - D1, толщина пластины PCB - T и диэлектрическая константа пластины - мю, то паразитическая емкость сквозного отверстия составляет примерно: C = 1,41 мкТД1 / (D2 - D1). Например, для PCB толщиной 50 миль, если используется перфорация с внутренним диаметром 10 миль и диаметром сварного диска 20 миль, расстояние между сварным диском и медной областью заземления составляет 32 мили, то мы можем использовать вышеприведенную формулу, чтобы приблизить паразитную емкость перфорации примерно следующим образом: C = 1.41x4.050x0.020 / (0032 - 0.020) = 0517pF, что приводит к изменению времени подъема, вызванному этой частью емкости: T10 - 90 = 2.2C (Z0 / 2) = 2,2x0.517x (55 / 2) = 2.28ps. Из этих значений видно, что, хотя эффект задержки подъема, вызванный паразитическими конденсаторами с отдельными перфорациями, не очевиден, если перфорация используется несколько раз в линии следа для переключения между слоями, проектировщикам следует тщательно рассмотреть ее.

Во - вторых, паразитическая индуктивность перфорации

Аналогичным образом, существуют паразитные конденсаторы и сквозные отверстия. При проектировании высокоскоростных цифровых схем паразитная индуктивность сквозного отверстия часто вызывает больше повреждений, чем паразитная емкость. Его паразитная последовательная индуктивность ослабляет вклад шунтирующих конденсаторов и ослабляет фильтрационный эффект всей энергосистемы. Мы можем просто рассчитать приблизительную паразитную индуктивность сквозного отверстия по следующей формуле: L = 5.08 h [ln (4h / d) + 1], где L - индуктивность сквозного отверстия, h - длина сквозного отверстия, d - центральный диаметр отверстия. Из формулы видно, что диаметр сквозного отверстия оказывает незначительное влияние на индуктивность, а длина сквозного отверстия оказывает наибольшее влияние на индуктивность. Тем не менее, используя приведенные выше примеры, индуктивность сквозного отверстия может быть рассчитана следующим образом: L = 5.08x0.050 [ln (4x0.050 / 0.010) + 1] = 1,015nH. 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.

Дизайн перфорации в высокоскоростном PCB

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. Для уменьшения негативного воздействия паразитических эффектов сквозных отверстий при проектировании могут быть выполнены следующие задачи:

Сочетание затрат и качества сигнала, выбор разумного размера перфорации. Например, для конструкции PCB модуля хранения 6 - 10 слоев лучше всего использовать отверстие 10 / 20 Mil (бурение / сварочный диск). Для некоторых компактных плат высокой плотности вы также можете попробовать 8 / 18 Mil. Дырка. В современных технических условиях трудно использовать меньшие отверстия. Для перфорации питания или заземления можно рассмотреть возможность использования большего размера для снижения сопротивления.

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

Подключатели питания и заземления должны быть сверлены поблизости, а провода между проходными отверстиями и выводами должны быть как можно короче, поскольку они повышают индуктивность. В то же время линии электропитания и заземления должны быть как можно толще, чтобы уменьшить сопротивление.

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

5. Установка некоторых заземленных проходных отверстий вблизи проходных отверстий сигнального слоя для обеспечения ближайшего кольца сигнала. Можно даже разместить большое количество избыточных заземленных отверстий на панели PCB. Конечно, дизайн требует гибкости. Модель перфорации, о которой говорилось выше, - это ситуация, когда на каждом слое есть сварочный диск. Иногда мы можем уменьшить или даже удалить прокладки некоторых слоев. Особенно, когда плотность проходных отверстий очень высока, это может привести к образованию разрывной канавки, которая разделяет кольца в медном слое. Чтобы решить эту проблему, помимо перемещения положения сквозного отверстия, мы также можем рассмотреть возможность размещения сквозного отверстия на медном слое. Размер прокладки уменьшается.