Công nghệ vi sóng - Phân tích điện cảm qua lỗ của bảng mạch

Đối với thiết kế bảng mạch kỹ thuật số, cảm ứng qua lỗ quan trọng hơn điện dung. Mỗi lỗ thông qua có một cuộn cảm trung tâm ký sinh. Do cấu trúc rắn nhỏ thông qua các lỗ, các đặc tính của nó là các thành phần mạch tổng hợp rất pixel. Vai trò chính của cuộn cảm nối tiếp thông qua lỗ là giảm hiệu quả của tụ điện bỏ qua nguồn điện, điều này sẽ làm cho hiệu quả lọc của toàn bộ nguồn điện kém hơn.

Mục đích của tụ điện bỏ qua là để ngắn mạch hai mặt phẳng nguồn lại với nhau trên một tấm tần số cao. Nếu một mạch tích hợp được kết nối giữa nguồn điện và mặt phẳng nối đất tại điểm A, thì một tụ điện bypass gắn trên bề mặt lý tưởng sẽ tồn tại tại điểm B. Trở kháng tần số cao giữa mặt phẳng nối đất tại VCS và hàn chip dự kiến bằng không.

Tuy nhiên, đó không phải là trường hợp. Mỗi cuộn cảm thông qua lỗ nối kết nối kết nối tụ điện với VCC và mặt phẳng mặt đất được giới thiệu với một cuộn cảm nhỏ nhưng có thể đo được. Kích thước của cảm ứng này xấp xỉ:

Công thức L=Thông qua cảm ứng lỗ, NH

H=chiều dài qua lỗ, in

D=Thông qua đường kính lỗ, trong

Vì phương trình trên bao gồm logarit, sự thay đổi đường kính lỗ thông qua ảnh hưởng nhỏ đến điện cảm, nhưng sự thay đổi chiều dài lỗ thông qua có thể gây ra những thay đổi lớn.

Điện kháng qua lỗ đối với tín hiệu tăng dọc theo tốc độ 1ns. Đầu tiên, tính toán độ tự cảm:

H=0,063 (chiều dài qua lỗ, in)

D=0,016 (thông qua đường kính lỗ, in)

T10~90%=1,00 (tăng theo tốc độ, ns)

Chuyển dòng điện tần số cao từ chip. 3,8 ohm không đủ thấp. Cũng nên nhớ rằng các tụ điện bỏ qua thường được kết nối với mặt phẳng mặt đất thông qua một lỗ ở một đầu và cũng thông qua một lỗ ở đầu kia với mặt phẳng+5V, do đó hiệu ứng tự cảm qua lỗ được nhân đôi. Các tụ điện bypass được lắp đặt ở phía gần nhất của bảng điện và mặt phẳng mặt đất để giảm tác động của chúng. Cuối cùng, bất kỳ dây dẫn nào giữa tụ điện và lỗ thông qua sẽ làm tăng thêm độ tự cảm. Các dây này phải luôn rộng nhất có thể.

Trở kháng rất thấp có thể đạt được bằng cách sử dụng nhiều tụ điện bỏ qua giữa nguồn điện và mặt đất. Đối với các sản phẩm kỹ thuật số, như một hướng dẫn sơ bộ, hãy giả định rằng nguồn điện và mặt phẳng mặt đất là dây dẫn lý tưởng cho điện cảm bằng không. Chúng tôi chỉ xem xét điện dung bỏ qua và hệ thống dây điện liên quan và cảm ứng thông qua lỗ. Trong một phạm vi cụ thể, tất cả các tụ điện bỏ qua sẽ hoạt động song song, do đó làm giảm trở kháng giữa nguồn điện và mặt đất. Bán kính hiệu dụng của hiệu ứng này bằng 1/12, trong đó 1 là chiều dài điện dọc theo dòng tăng. Lên đến 1/6 đường kính, tất cả các tụ điện hoạt động cùng nhau như một mạch thu.

Trong vật liệu FR-4, chiều dài lan truyền dọc theo độ tăng 1ns là khoảng 1=6in. Trong ví dụ này, một tụ điện có khoảng cách cổng lớn hơn 1/12=0,5 in sẽ không có lợi ích gì.

Đối với tụ điện bỏ qua nguồn điện, thời gian tăng càng ngắn, việc bỏ qua trở nên khó khăn hơn. Khi thời gian tăng giảm, bán kính hiệu dụng trở nên nhỏ hơn. Số lượng tụ điện trong bán kính hiệu quả giảm theo bình phương thời gian tăng.

Đó là một câu hỏi toàn diện. Khi thời gian tăng giảm, tần số lái kỹ thuật số tăng lên, làm cho điện trở cảm ứng tăng lên trên mỗi lỗ. Kết quả là, đối với các cấu hình cụ thể của tụ điện bỏ qua hoạt động ở một tần số nhất định, hiệu ứng này giảm đi tám lần khi chúng ta giảm một nửa thời gian tăng. Theo tiêu chí tỷ lệ, kinh nghiệm thu được từ một dải tần số cao hoạt động có thể dễ dàng chuyển sang dải tần số hoạt động mới.