PCB Teknik - Sinyal transmisi üzerinde vialar etkisi

İlk olarak Via'nın temel konsepti, çok katı PCB'nin önemli komponentlerinden biridir ve sürüşme maliyeti genellikle 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 bağlantı 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 deliğini gösterir. 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 düşük, basılı devre tahtalarının çoğu onu diğer iki çeşit delikten kullanır. Aşağıdaki delikler aracılığıyla belirlenmez, 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. Yine de delik boyutlarının azaltması da maliyetin arttırılmasını sağlayacak 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) tasarımında kullanılır. Mikrovia teknolojisi, vias'i direkten patlamaya (via-in-pad) izin verir ki devre performansını büyük 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, yoldan geçerken 50 ohm transmis satırının engellemesi 6 ohm'e düşürür (özellikle, yolculuğun boyutlu ve kalınlığıyla bağlı, kesinlikle azaltılması değil). Ancak, yolculuğun sonsuz engellemesi yüzünden neden olan yansıtma gerçekten çok küçük ve yansıtma koefitörü sadece: (44-50)/(44+50)=0.06. Araştırma yüzünden neden olan sorunlar parazitik kapasitesi ve induktans üzerinde daha konsantre oluyor. Etkiler.

İkinci olarak, parazit kapasitesi ve kendi aracılığıyla yol açma kapasitesi parasitik yol açma kapasitesi var. Eğer yolculuğun yeryüzündeki sol maskesinin elmesi D2'dir, yolculuğun elmesi D1'dir, PCB tahtasının kalınlığı T'dir ve tahta substratının dielektrik constant ε'dir. Araştırmanın parazitik kapasitesi yaklaşık olarak: C=1.41εTD1/(D2-D1) Devre üzerindeki deliğin parazitik kapasitesinin en önemli etkisi sinyalin yükselmesi ve devre hızını azaltmak. Örneğin, 50Mil kalıntısı olan bir PCB tahtası için, eğer yolculuğun elmesi 20Mil'dir (deliğin elmesi 10Mil'dir) ve solcu maskesinin elmesi 40Mil'dir, Parazitik kapasitesi yaklaşık olarak: C=1.41x4.4x0.050x0.020/(0.040-0.020)=0.31pF Bu kapasitenin bu bölümünden sebep olan yükselme zamanı değiştirmesi yaklaşık olarak: T10-90=2.2C(Z0/2)=2.2x0.31x(50/2)=17.05ps Eğer yol, katlar arasında değiştirmek için izlerde birçok kez kullanılırsa, birçok vial kullanılacak, tasarım dikkatli düşünmeli. Aslında tasarımda, parazitik kapasitesi delik ve bakır alanı (Anti-pad) arasındaki mesafeyi artırarak veya patlama elmasını azaltır. Parazitik kapasiteler vüyalarda ve parazitik indikatlerinde var. Yüksek hızlı dijital devrelerin tasarımı üzerinde, Viyatların parasitik etkisinden sebep olan zarar parasitik kapasitenin etkisinden daha büyükdür. Parazitik seri indukatörü bypass kapasitörünün katkısını zayıflatır ve tüm güç sisteminin filtreleme etkisini zayıflatır. L=5.08h[ln(4h/d)+1] Aracılığın induktansına bağlı olduğu yerde, h yolunun uzunluğudur ve d merkez deliğinin diametridir. Formülden görülebilir ki, yolculuğun elmesinin induktans üzerinde küçük bir etkisi var ve yolculuğun uzunluğu induktans üzerinde en büyük etkisi var. Hâlâ yukarıdaki örnek kullanarak, yolculuğun induktansını: L=5.08x0.050[ln(4x0.050/0.010)+1]=1.015nH Eğer sinyalin yükselmesi zaman 1ns ise, eşit impedansı: XL=πL/T10-90=3.19Ω. Böyle impedans yüksek frekans ağımdaki geçince artık ihmal edilemez. Güç katmanı ve toprak katmanı bağlayarken bypass kapasitörünün iki viat üzerinden geçmesi gerektiğine özel dikkat verilmesi gerekiyor, böylece yolculuğun parazitik etkinliği ikiye katlanacak.

Üçüncüsü, vizlerin parazitik özelliklerinin üstündeki analizi üzerinden vias kullanılmasını nasıl görebiliriz ki yüksek hızlı PCB tasarımında basit vialar sık sık devre tasarımına büyük negatif etkiler getirir. Viyatların parasitik etkileri tarafından sebep olan negatif etkileri azaltmak için, dizaynda bu etkileri 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 kullanmak üzere yolculuğun iki parazit parametrünü azaltmak için faydalı olduğuna karar verilebilir. 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 eşittiğini azaltmak için paralel olarak çoklu vial oynamayı düşünün. 5. Sinyal katmanının en yakın dönüşünü sinyal katmanın yanına yerleştirin. Hatta PCB'ye biraz kırmızı toprak viallarını bile koyabilirsin. 6. Yüksek yoğunlukla yüksek hızlı PCB tahtaları için mikro vialar kullanarak düşünebilirsiniz.