PCB Teknik - PCB vias'in sinyal yayınlamasına etkisi

1. Viyatların temel bir konsepti

Via, çoklu katı PCB'nin önemli komponentlerinden biridir ve sürüşme maliyeti genelde PCB üretim maliyetinin %30'a %40'e sahiptir. Basit olarak, PCB'deki her deliğin aracılığı kullanabilir. Funksiyonun görünüşünden, şişeler iki kategoriye bölünebilir: bir katlar arasındaki elektrik bağlantılar için kullanılır; diğer aygıtları ayarlamak veya pozisyon için kullanılır. İşlemle ilgili, bu viallar genellikle üç kategoriye bölüler, yani kör viallar, gömülmüş viallar ve viallar arasında. Kör viallar basılı devre tahtasının üst ve alt yüzlerinde bulundur ve belli bir derinliği var. Yüzey çizgisini ve iç çizgisini bağlamak için kullanılır. Döşeğin derinliği genelde belli bir ilişkisi a şmıyor. Gömülmüş delik, basılı devre tahtasının iç katında bulunan bağlantı deliğine yönlendirir. Bu devre tahtasının yüzeyine uzatmaz.

Yukarıdaki iki tür delik devre tahtasının iç katında yer alır ve laminatlamadan önce delik oluşturma süreci tarafından tamamlanır, ve yolculuk oluşturma sırasında birkaç iç katı kapatılabilir. Üçüncü türü, tüm devre tahtasına giren bir delik olarak adlandırılır ve iç bir bağlantı ya da yerleştirme deliği olarak kullanılabilir. Çünkü delikten geçen süreçte uygulanmak daha kolay ve maliyetin daha düşük, basılı devre tahtalarının çoğu onu delikler üzerinden diğer iki türünün yerine kullanır. Döşekler aracılığıyla, belirlenmediğimiz dışında, delikler aracılığıyla görülür.

Bir dizayn noktasından, bir yol genellikle iki parçadan oluşturur, birisi ortadaki dalga deliğindir, diğeri de dalga deliğin in çevresindeki patlama alanı. Bu iki parçanın büyüklüğü yolunun boyutunu belirliyor. Açıkçası, yüksek hızlı, yüksek yoğunlukta PCB tasarımı içinde tasarımcılar her zaman delikten daha küçük olduğunu umuyorlar, böylece daha fazla yönlendirme alanı tahtasında kalsın. Ayrıca, delikten daha küçük, kendi parazit kapasitesi. Daha küçük, hızlı devreler için daha uygun. Ancak delik boyutlarının azaltılması da maliyetin arttırılmasını sağlıyor ve vial boyutları sonsuza dek azaltılamaz. Bu süreç teknolojileriyle sınırlı: delik küçük, delik daha uzun sürer, orta pozisyondan ayrılmak daha kolay olur. Ve deliğin derinliğinin 6 kere yukarıya çıktığı deliğin elmesinde, delik duvarı bakıyla eşit şekilde takılabileceğine garanti edilemez. Örneğin, normal 6 katlı PCB tahtasının kalınlığı (delik derinliğinden) 50Mil olursa, sonra normal şartlar altında, PCB üreticisi tarafından sağlayan en az sürükleme elması sadece 8Mil'e ulaşabilir. Lazer sürükleme teknolojisinin gelişmesi ile deliğin büyüklüğü daha küçük ve daha küçük olabilir. Genelde, 6 Mil'den az ya da eşit bir elması olan bir yol mikrodelik denir. Mikroviyalar sık sık HDI (Yüksek Denlik İşbirleşme Yapısı) tasarımlarında kullanılır. Mikrovia teknolojisi, vias'i direkten patlamaya (via-in-pad) izin verir. Bu devre performansını çok geliştirir ve sürücü alanı kurtarır.

İletişim hattı üzerinde sonsuz impedans olan kırma noktaları olarak görünüyor, bu da sinyal refleksiyonlarına sebep olacak. Genelde, bir yolculuğun eşit bir impedansı, transmisyon çizgisinden yaklaşık %12 a şağıdır. Örneğin, bir yoldan geçerken 50 ohm transmisyon hatının engellemesi 6 ohm'a düşürür (özellikle, bu yolun boyutluğu ve kalınlığıyla bağlantılı, kesinlikle düşürme değil). Ancak, yolculuğun sonsuz engellemesinin sebebi olan yansıtma gerçekten çok küçük. Refleksyon koefitörü sadece: (44-50)/(44+50)=0,06. Araştırma yüzünden sebep olan sorunlar parazitik kapasitesi ve induktans üzerinde daha konsantre oluyor. Etkiler.

2, yolculuğun parazitik kapasitesi ve

Kendi aracılığıyla parazitik sapık kapasitesi var. Eğer yolculuğun yeryüzündeki sol maskinin D2 katındaki elmesi bilinirse, yolculuğun elmesi D1'dir, PCB tahtasının kalıntısı T'dir ve tahta substratının dielektriki konstantü ε'dir, yolculuğun parazitik kapasitesi C="1".41εTD1/(D2-D1) ile yaklaşıyor.

Devre üzerindeki parazit kapasitesinin en önemli etkisi sinyalin yükselmesi ve devre hızını azaltmak. Örneğin, 50Mil kalıntısı olan bir PCB için, eğer aracılığın elmesi 20Mil'dir (deliğin elmesi 10Mil'dir) ve solder maskesin elmesi 40Mil'dir, sonra yukarıdaki formül tarafından deliğin üzerinden yaklaşılabiliriz Parazitik kapasitesi yaklaşık olarak:

C="1".41x4.4x0.050x0.020/(0.040-0.020)=0.31pF

Bu kapasitenin bu kısmından sebep olan yükselme zamanında değişiklik miktarı yaklaşık:

T10-90=2.2C(Z0/2)=2.2x0.31x(50/2)=17.05ps

Bu değerlerden, bir aracın parasitik kapasitesinin sebebi olan yükselme gecikmesinin etkisi pek a çık olmadığını görülebilir. Eğer yol, katlar arasında değiştirmek için çoklu kez izlerde kullanılırsa, çoklu vialar kullanılacak. Tasarım dikkatli düşünmeli. Gerçek tasarımda, parazit kapasitesi aracılığıyla bakar alanı (Anti-pad) arasındaki mesafeyi artırarak veya patlama alanını azaltır.

Parazitik kapasiteler vüyalarda ve parazitik indikatlerinde var. Yüksek hızlı dijital devrelerin tasarımı üzerinde, Viyatların parasitik etkisinden sebep olan zarar parasitik kapasitelerin etkisinden daha büyük. Parazitik seri indukatörü bypass kapasitörünün katkısını zayıflatır ve tüm güç sisteminin filtreleme etkisini zayıflatır. Bir aracılığın parazitik indikatyonunu hesaplamak için a şağıdaki empirik formülü kullanabiliriz:

L="5".08h[ln(4h/d)+1]

L'nin yolculuğuna bağlı olduğu yerde, h, yolculuğun uzunluğudur ve d, orta deliğin diametridir. Formülden görülebilir ki, yolculuğun elmesinin induktans üzerinde küçük bir etkisi var ve yolculuğun uzunluğu induktans üzerinde en büyük etkisi var. Yine de yukarıdaki örnek kullanarak, yolculuğun induktansını: L="5".08x0.050[ln(4x0.050/0.010)+1]=1.015nH olarak hesaplanabilir.

Eğer sinyalin yükselmesi 1ns ise, eşit impedansı: XL=πL/T10-90=3.19Ω.

Yüksek frekans akışları geçtiğinde bu impedans artık görmezden gelemez. Baypass kapasitörünün enerji uçağını ve toprak uçağını bağladığında iki viadan geçmesi gerektiği gerçeğine özel dikkat verilmesi gerekiyor, böylece vücudun parazitik etkisi eksonensel olarak arttırılacak.

3, vial kullanımı nasıl

Yukarıdaki parazit özelliklerinin analizi üzerinde, yüksek hızlı PCB tasarımında, basit vialler genelde devre tasarımına büyük negatif etkiler getirir. Viyatların parasitik etkileri tarafından sebep olan negatif etkileri azaltmak için tasarımda böyle yapılabilir:

1. İki mal ve sinyal kalitesini düşünerek, boyutla mantıklı bir boyutu seçin. Eğer gerekirse, farklı boyutlarda vial kullanarak düşünebilirsiniz. Örneğin, güç ya da toprak vialları için, impedans azaltmak için büyük bir boyutlu kullanarak ve sinyal izleri için küçük vialları kullanabilirsiniz. Elbette, aracılığın büyüklüğü azaltıldığında, uyumlu maliyetler arttırılacak.

2. Yukarıdaki konuştuğu iki formül, daha ince bir PCB tahtasının kullanımı yolculuğun iki parazitik parametrini azaltmak için yararlı.

3. PCB tahtasında sinyal izlerinin katlarını değiştirmeye çalışın, yani gereksiz vialları kullanmayı deneyin.

4. Elektrik tasarımının ve toprakların kütleri yakın tarafta sürülmeli ve aracılığın ve pinin arasında en kısa süre olmalı. Eğer etkinliği azaltmak için paralel bir sürü fıçı kullanmayı düşünün.

5. Sinyal için en yakın dönüş yolunu sağlamak için sinyal değiştirme katının karşılığında bazı yerleştirilmiş viallar koyun. PCB'ye biraz kırmızı toprak viallarını bile koyabilirsin.

6. Yüksek yoğunlukta yüksek hızlı PCB tahtaları için mikro vialar kullanarak düşünebilirsiniz.