PCB科技 - PCB層之間的通信訊號

以ESD為例

層轉換中的訊號電流

摘要：印刷 電路板, 印刷電路板s, 訊號路徑必須經常改變電路板堆棧中的層. 在某些情况下, 這可能會導致問題. ESD示例用於說明改變層可能導致問題的條件.

通過via的訊號路徑

討論：中的路由路徑 印刷電路板 通常需要更改層的路徑才能完成佈局. 對於四層 印刷電路板, 這通常意味著從電路板的頂層更改為底層, 中間的兩層是電力和地面. 四層板尤其成問題，因為與六層或更多層相比，電源和接地層之間的間隔通常相對較大, 約30至40密耳.

在頂層和底層，訊號電流與其附近接地或電源平面中的鏡像回流相匹配。 隨著訊號電流從上到下逐層變化，可能會發生影響ESD效能的損壞。

所有訊號形成一個回路，從源到加載，再回到源。 正如我們將在本例中看到的那樣，通常是路徑的“返回”部分讓我們陷入麻煩。 底面底部訊號的返回電流跟隨訊號到達底面頂部，但必須通過表面間阻抗到達頂面底部，從那裡可以跟隨訊號到達頂面頂部。

具有單層和雙層路徑的測試板

考慮阻抗Z的一種方法是將兩個平面視為從訊號通路延伸的二維傳輸線。 旁路電容器形成低阻抗“短路”（雖然短路在足够高的頻率下不太好，因為它們的電感變得很重要），電路板的邊緣通常是未端接的“開路”。 這些特徵和其他特徵會引起反射，導致平面之間的阻抗隨頻率顯著變化，對於平面間距約為30密耳的四層板，在某些頻率下可以達到幾歐姆。 墨菲定律表明，該阻抗的峰值將位於時鐘頻率的3次諧波！

為了評估這種效果，我構建了一個測試板，如圖2所示。 每個訊號軌跡約30釐米長。 接線由100歐姆雙絞線電話導線組成。 當連接到接地層時，它形成50歐姆的路徑。 該板是一個雙覆銅板，整個組件類比一個四層印製電路板。 兩個銅平面相距約30密耳，通過左側的形狀記憶合金連接器和右側的負載電阻器（四個位置）短路在一起。 一條路徑位於一側，而另一條路徑穿過電路板，在另一側運行約10釐米。

具有單層和雙層路徑的測試板

從ESD模擬器到一根1米長的電纜末端，電路板承受3 kV ESD接觸放電，電纜固定在圖2所示的平面上，靠近右邊緣的中間，左邊緣的中間連接到地面，以釋放電路板上的電荷。

靜電放電對第一層路徑產生的電磁干擾

例如，下麵路徑的形狀記憶合金連接器處的視在訊號，訊號從電路板的頂部到底部，然後再從頂部到底部逐層變化。 在這種情況下，形狀記憶合金接頭處的峰值訊號超過2伏峰值，並以部件的固有頻率振盪。 對於大多數邏輯電路來說，這個電平肯定是個問題。 較低路徑中的雜訊新增是由於ESD在從電路板一側到另一側的每次轉換時引起的電路板阻抗Z上的電壓降。 該電壓出現在訊號/回路中，囙此出現在形狀記憶合金接頭上。

SMA接頭處的訊號

靜電放電對兩層路徑產生的電磁干擾

對於電路板之間的距離遠小於30密耳的情况，電路板之間的阻抗通常較低，圖4所示的影響較小，問題更少。 如果臨界訊號從靠近現有（低成本）旁路電容器的電路板頂部過渡到底部，則對四層電路板的影響也可以最小化。

摘要：之間的轉換 印刷線路板 層可能會對訊號路徑造成重大損壞. 電源和接地層之間的距離越大, 影響越大. “四層”示例 印刷線路板 對ESD的響應表明可能存在的問題之一.