Công nghệ PCB - Thiết kế PCB tốc độ cao

Trong bảng mạch đa lớp PCB tốc độ cao, việc truyền tín hiệu từ một lớp dây được kết nối với nhau cần được kết nối qua lỗ. Khi tần số dưới 1GHz, quá lỗ có thể hoạt động như một kết nối tốt. Điện dung ký sinh và cảm ứng của nó là không đáng kể.

Tốc độ cao PCB Khi tần số cao hơn 1GHz, hiệu lực gửi qua lỗ phải đối phó với ảnh hưởng của tính toàn vẹn tín hiệu không thể bỏ qua. Tại thời điểm này, quá mức hoạt động như một điểm ngắt trở kháng không liên tục trên đường truyền, điều này sẽ dẫn đến phản xạ tín hiệu, chậm trễ và suy giảm. Và các vấn đề khác về tính toàn vẹn tín hiệu.

Lớp tham chiếu của đường tín hiệu cũng đóng vai trò là đường dẫn trở lại của tín hiệu quá lỗ khi tín hiệu được truyền qua một lớp khác và dòng điện trở lại sẽ chảy giữa các lớp tham chiếu bằng cách ghép nối điện dung và gây ra các vấn đề như hồi phục mặt đất.

Loại Overhole

Quá cảnh thường được chia thành ba loại: thông qua, mù và chôn.

Lỗ mù: Nó nằm trên bề mặt trên và dưới của bảng mạch in, có độ sâu nhất định, được sử dụng để kết nối mạch bề mặt và mạch bên trong bên dưới, độ sâu của lỗ và đường kính của lỗ thường không vượt quá một tỷ lệ nhất định.

Các lỗ chôn: đề cập đến các lỗ kết nối nằm trong lớp bên trong của bảng mạch in, không mở rộng đến bề mặt của bảng mạch.

Thông qua lỗ: Loại lỗ này đi qua toàn bộ bảng mạch và có thể được sử dụng để kết nối nội bộ hoặc để gắn lỗ định vị như một phần tử. Vì lỗ thông qua dễ thực hiện hơn trong quá trình và ít tốn kém hơn, chúng thường được sử dụng trên bảng mạch in.

Điện dung ký sinh qua lỗ

Bản thân lỗ thủng có điện dung ký sinh đối với mặt đất. Nếu đường kính của lỗ cô lập trên sự hình thành của lỗ quá mức là D2, đường kính của đĩa quá mức là D1, độ dày của PCB là T và hằng số điện môi của chất nền là đảo, thì điện dung ký sinh của lỗ quá mức tương tự như:

C=1,41 Đảo TD1/(D2-D1)

Tác động chính của điện dung ký sinh quá lỗ trên mạch là kéo dài thời gian tăng tín hiệu và giảm tốc độ của mạch. Giá trị điện dung càng nhỏ, hiệu quả càng nhỏ.

Ký sinh cảm qua lỗ

Bản thân lỗ thủng có điện cảm ký sinh. Trong thiết kế của mạch kỹ thuật số tốc độ cao, điện cảm ký sinh qua lỗ thường gây hại nhiều hơn ảnh hưởng của điện dung ký sinh. Cảm ứng song song ký sinh qua lỗ có thể làm suy yếu chức năng của tụ điện bỏ qua và làm suy yếu hiệu ứng lọc của toàn bộ hệ thống điện. Nếu L biểu thị độ tự cảm của lỗ quá mức, h là độ dài của lỗ quá mức và d là đường kính của lỗ trung tâm, độ tự cảm ký sinh của lỗ quá mức tương tự như:

L=5.08hï¼»ln（4h/d）1ï¼½

Như bạn có thể thấy từ công thức, đường kính của lỗ quá mức ảnh hưởng ít hơn đến cảm ứng, trong khi chiều dài của lỗ quá mức ảnh hưởng nhiều nhất đến cảm ứng.

Thiết kế quá lỗ trong PCB tốc độ cao

Trong thiết kế PCB tốc độ cao, dường như quá lỗ đơn giản có xu hướng có tác động tiêu cực lớn đến thiết kế mạch. Để giảm các tác động bất lợi gây ra bởi các hiệu ứng ký sinh trùng của lỗ thủng, các thao tác sau đây có thể được thực hiện trong thiết kế:

(1) Chọn kích thước quá lỗ hợp lý. Đối với thiết kế PCB mật độ chung đa lớp, tốt nhất là sử dụng 0,25mm/0,51mm/0,91mm (khoan/pad/POWER Isolation Area) để vượt qua lỗ; Đối với một số PCB mật độ cao, 0,20mm/0,46 cũng có thể được sử dụng. Đối với mm/0,86mm overhole, bạn cũng có thể thử không xuyên qua lỗ; Đối với việc cung cấp năng lượng hoặc nối đất, kích thước lớn hơn có thể được xem xét để giảm trở kháng;

(2) Xem xét mật độ quá lỗ trên PCB, diện tích cách ly POWER càng lớn càng tốt, thường D1=D2+0,41;

(3) Dấu vết tín hiệu trên PCB không nên thay đổi nhiều như có thể, đó là, quá lỗ nên được giảm thiểu càng tốt;

(4) Việc sử dụng PCB mỏng hơn có lợi cho việc giảm hai thông số ký sinh của quá lỗ;

(5) Pin nguồn và pin mặt đất phải ở gần lỗ quá mức. Các dây dẫn ngắn hơn giữa các lỗ và chân tốt hơn vì chúng làm tăng độ tự cảm. Đồng thời, nguồn điện và dây dẫn mặt đất nên càng dày càng tốt để giảm trở kháng;

(6) Đặt một số lỗ xuyên đất gần lỗ xuyên đất của lớp tín hiệu để cung cấp vòng lặp cách xa ngắn cho tín hiệu.

Ngoài ra, chiều dài của quá tải cũng là một trong những yếu tố chính ảnh hưởng đến cảm ứng quá tải. Đối với overhole được sử dụng cho lớp trên cùng và lớp dưới cùng, chiều dài overhole bằng với độ dày PCB. Do số lượng lớp PCB ngày càng tăng, độ dày PCB có xu hướng đạt hơn 5 mm. Tuy nhiên, trong thiết kế PCB tốc độ cao, để giảm các vấn đề do quá lỗ, chiều dài của quá lỗ thường được kiểm soát trong vòng 2,0 mm. Đối với các lỗ thủng có chiều dài lớn hơn 2,0mm, tính liên tục của trở kháng có thể được cải thiện ở một mức độ nào đó bằng cách tăng khẩu độ của lỗ thủng. Khi chiều dài quá mức là 1.0mm hoặc ít hơn, đường kính quá mức tối ưu là 0.20mm-0.30mm.