Технология PCB - Высокоскоростной дизайн PCB

В высокоскоростных многослойных пластинах PCB передача сигнала от одного слоя к другому требует соединения через отверстие. Когда частота ниже 1 ГГц, отверстие может играть хорошую роль в соединении. Его паразитическая емкость и индуктивность незначительны.

При частоте выше 1 ГГц нельзя игнорировать влияние паразитического эффекта перфорации на целостность сигнала. На этом этапе сквозное отверстие проявляется как прерывистая точка останова сопротивления на пути передачи, что приводит к отражению сигнала, задержке и затуханию. И другие проблемы с целостностью сигнала.

Когда сигнал передается через отверстие на другой слой, эталонный слой сигнальной линии также служит обратным путем для сигнала сквозного отверстия, и обратный ток будет течь между эталонными слоями через конденсаторную связь, что приводит к таким проблемам, как отскок заземления.

Тип отверстия

Высотные мосты обычно делятся на три категории: сквозные отверстия, слепые отверстия и погребенные отверстия.

Слепое отверстие: оно расположено в верхней и нижней частях печатной платы и имеет определенную глубину для соединения поверхностных схем с внутренними схемами ниже, глубина отверстия и диаметр отверстия обычно не превышают определенного соотношения.

Погруженное отверстие: соединительное отверстие, расположенное внутри печатной платы и не простирающееся до поверхности платы.

Проникающее отверстие: это отверстие проходит через всю монтажную плату и может использоваться для внутреннего соединения или установки позиционного отверстия в качестве элемента. Поскольку сквозные отверстия более технически достижимы и менее дорогостоящи, они обычно используются для печати плат.

перфорированная паразитная емкость

Сами отверстия имеют паразитную емкость к земле. Если диаметр изолирующего отверстия на заземленном слое сквозного отверстия составляет D2, диаметр сварного диска сквозного отверстия - D1, толщина PCB - T, диэлектрическая константа пластины - мю, то паразитная емкость сквозного отверстия аналогична:

C = 1,41 мкТД1 / (D2 - D1)

Основное влияние паразитной емкости сквозного отверстия на цепь заключается в увеличении времени подъема сигнала и снижении скорости цепи. Чем меньше емкость, тем меньше эффект.

Паразитная индуктивность через отверстие

Сами отверстия обладают паразитической индуктивностью. При проектировании высокоскоростных цифровых схем паразитная индуктивность сквозного отверстия часто наносит больший вред, чем паразитная емкость. Паразитическая последовательная индуктивность перфорации ослабляет функцию шунтирующего конденсатора и ослабляет фильтрационный эффект всей энергосистемы. Если L относится к индуктивности сквозного отверстия, h - к длине сквозного отверстия, а d - к диаметру центрального отверстия, то паразитическая индуктивность сквозного отверстия аналогична:

L = 5,08 ч / день

Из формулы видно, что диаметр сквозного отверстия оказывает незначительное влияние на индуктивность, а длина сквозного отверстия оказывает наибольшее влияние на индуктивность.

Дизайн перфорации в высокоскоростном PCB

В высокоскоростной конструкции PCB простое сквозное отверстие часто оказывает большое негативное влияние на конструкцию схемы. Для уменьшения негативного воздействия паразитических эффектов сквозных отверстий при проектировании могут быть выполнены следующие задачи:

(1) Выберите разумный размер перфорации. Для многослойных конструкций PCB с общей плотностью предпочтительно использовать отверстие 0,25 мм / 0.51 мм / 0.91 мм (зона изоляции бурения / сварного диска / POWER); Для некоторых ПХБ высокой плотности можно также использовать 0,20mm / 0.46. Для отверстий пропускания mm / 0.86 мм можно также попробовать непроницаемые отверстия; Для перфорации питания или заземления можно рассмотреть возможность использования большего размера для снижения сопротивления;

(2) Чем больше площадь изоляции POWER, тем лучше, учитывая плотность сквозного отверстия на PCB, обычно D1 = D2 + 0.041;

(3) Сигнальный след на ПХБ не должен меняться как можно больше, то есть проходные отверстия должны быть сведены к минимуму;

(4) Использование более тонкого ПХД способствует уменьшению двух паразитических параметров сквозного отверстия;

(5) Источники питания и заземляющие штыри должны находиться вблизи сквозного отверстия. Чем короче провод между отверстием и выводом, тем лучше, потому что они увеличивают индуктивность. В то же время линии электропитания и заземления должны быть как можно толще, чтобы уменьшить сопротивление;

(6) Установка некоторых заземленных сквозных отверстий вблизи сквозных отверстий сигнального слоя для обеспечения короткого кольца сигнала.

Кроме того, длина перфорации также является одним из основных факторов, влияющих на индуктивность перфорации. Для проходных отверстий, используемых в верхних и нижних слоях, длина проходных отверстий равна толщине PCB. Из - за постоянного увеличения количества слоев PCB толщина PCB часто достигает более 5 мм. Однако в высокоскоростных конструкциях PCB длина отверстия обычно контролируется в пределах 2,0 мм, чтобы уменьшить проблемы, вызванные сквозным отверстием. Для сквозных отверстий длиной более 2,0 мм непрерывность сопротивления сквозного отверстия может быть в определенной степени увеличена за счет увеличения отверстия сквозного отверстия. Когда длина отверстия составляет 1,0 мм или более, оптимальный диаметр отверстия составляет 0,20 мм - 0,30 мм.