Capacitatea parazită și inductanța parazită a Via

1. Via

Vias sunt una dintre componentele importante ale PCB-urilor multistrat, iar costul forajului reprezintă de obicei 30% până la 40% din costul de fabricație a PCB-urilor. Mai simplu spus, fiecare gaură de pe PCB poate fi numită o via. Din perspectiva funcției, vias pot fi împărțite în două categorii: una este utilizată pentru conexiunea electrică între straturi; celălalt este folosit pentru fixarea sau poziționarea dispozitivelor. Din punct de vedere al procesului, aceste vias sunt în general împărțite în trei categorii, și anume vias oarbe, vias îngropate și prin vias. Găurile oarbe sunt situate pe suprafețele superioare și inferioare ale plăcii de circuit imprimat și au o anumită adâncime pentru legătura dintre circuitul de suprafață și circuitul interior subiacent. Adâncimea găurii de obicei nu depășește un anumit raport (apertura). Găurile îngropate se referă la găurile de conectare situate în stratul interior al plăcii de circuit imprimat, care nu se extind până la suprafața plăcii de circuit. Cele două tipuri de găuri de mai sus sunt situate în stratul interior al plăcii de circuite. Înainte de laminare, procesul de formare a găurii traversante este utilizat pentru a finaliza, iar mai multe straturi interioare pot fi suprapuse în timpul formării găurii traversante. Al treilea tip se numește orificiu traversant, care trece prin întreaga placă de circuit și poate fi folosit pentru a realiza interconectarea internă sau ca orificiu de poziționare de montare pentru componente. Deoarece orificiul de trecere este mai ușor de realizat în proces și costul este mai mic, majoritatea plăcilor de circuite imprimate îl folosesc în locul celorlalte două tipuri de vias. Vias-urile menționate mai jos, cu excepția cazului în care se specifică altfel, sunt considerate vias. Din punct de vedere al designului, o cale este compusă în principal din două părți, una este gaura de foraj din mijloc, iar cealaltă este zona tamponului din jurul orificiului de foraj, așa cum se arată în figura de mai jos. Mărimea acestor două părți determină dimensiunea via. Evident, în designul PCB de mare viteză și densitate mare, designerul speră întotdeauna că cu cât orificiul de trecere este mai mic, cu atât mai bine, astfel încât să poată fi lăsat mai mult spațiu de cablare pe placă. În plus, cu cât orificiul de trecere este mai mic, cu atât capacitatea parazitară este mai mică. Cu cât este mai mic, cu atât este mai potrivit pentru circuitele de mare viteză. Cu toate acestea, reducerea dimensiunii găurii duce, de asemenea, la o creștere a costului, iar dimensiunea găurii intermediare nu poate fi redusă la infinit. Este limitat de tehnologia de găurire și placare: cu cât gaura este mai mică, cu atât este mai ușor de găurit Cu cât orificiul durează mai mult, cu atât este mai ușor să devii de la poziția centrală; iar atunci când adâncimea găurii depășește de 6 ori diametrul găurii, este imposibil să se asigure că peretele găurii poate fi placat uniform cu cupru. De exemplu, grosimea (adâncimea orificiului de trecere) a unei plăci PCB cu strat de 6-normal este de aproximativ 50 mil, astfel încât diametrul de foraj pe care îl pot furniza producătorii de PCB este de până la 8 mil.

În al doilea rând, capacitatea parazitară a via

Gaura în sine are o capacitate parazită la sol. Dacă se știe că diametrul găurii de izolare de pe stratul de masă este D2, diametrul plăcuței este D1, grosimea plăcii PCB este T și constanta dielectrică a substratului plăcii este ε , capacitatea parazitară a găurii de trecere este de aproximativ: C=1.41εTD1/(D2-D1) Principalul impact al capacității parazitare a găurii de trecere pe circuit este de a prelungi timpul de creștere a semnalului și de a reduce viteza circuitului. De exemplu, pentru o placă PCB cu o grosime de 50mil, dacă se folosește o gaură intermediară cu un diametru interior de 10mil și un diametru al tamponului de 20mil, iar distanța dintre pad și suprafața de cupru de masă este de 32 mil, atunci putem aproxima orificiul de trecere prin formula de mai sus. Capacitatea parazită este aproximativ: C=1.41x4,4x0.{{30 }}50x0.020/(0.032-0.020){=0.517pF, iar variația timpului de creștere cauzată de această parte a capacității este: T10-90=2.2C(Z0/2 )=2.2 x0.517x(55/2)=31.28ps. Din aceste valori, se poate observa că, deși efectul de încetinire a întârzierii de creștere cauzate de capacitatea parazitară a unei singure via nu este evident, dacă via este utilizată de mai multe ori în cablare pentru a comuta între straturi, proiectantul trebuie totuși să luați în considerare cu atenție.

3. Inductanța parazitară a vias

În mod similar, există o inductanță parazită, precum și o capacitate parazită în orificiul de trecere. În proiectarea circuitelor digitale de mare viteză, daunele cauzate de inductanța parazitară a găurii de trecere sunt adesea mai mari decât influența capacității parazitare. Inductanța sa parazită în serie va slăbi contribuția condensatorului de bypass și va slăbi efectul de filtrare al întregului sistem de alimentare. Putem folosi următoarea formulă pentru a calcula pur și simplu inductanța parazitară aproximativă a unei via: () - Ghid de proiectare PCB - Despre Vias unde L se referă la inductanța via, h este lungimea via și d este diametrul gaura centrală. Din formula se poate observa că diametrul orificiului de trecere are o influență mică asupra inductanței, dar lungimea orificiului de trecere are o influență mare asupra inductanței. Folosind încă exemplul de mai sus, inductanța via poate fi calculată ca: L=5.08x0.050[ln(4x0,050/0,010) 1]=1.015nH. Dacă timpul de creștere al semnalului este 1ns, atunci impedanța sa echivalentă este: XL=πL/T10-90=3.19Ω. O astfel de impedanță nu mai poate fi ignorată atunci când trece un curent de înaltă frecvență. În special, trebuie remarcat faptul că condensatorul de bypass trebuie să treacă prin două căi atunci când conectează stratul de putere și stratul de masă, astfel încât inductanța parazită a căilor să se dubleze. 4. Prin proiectare în PCB de mare viteză Prin analiza de mai sus a caracteristicilor parazitare ale vias, putem vedea că în proiectarea PCB de mare viteză, vias aparent simple aduc adesea efecte negative mari asupra designului circuitului. efect.

Pentru a reduce efectele adverse aduse de efectele parazitare ale vias, putem face tot posibilul în design:

1. Luând în considerare atât costul, cât și calitatea semnalului, selectați o dimensiune rezonabilă prin orificiu. De exemplu, pentru 6-10 straturi de design PCB al modulului de memorie, este mai bine să utilizați 10/20Mil (foraj/pad) vias. Pentru unele plăci de înaltă densitate și de dimensiuni mici, puteți încerca, de asemenea, să utilizați 8/18Mil vias. gaură. În condițiile tehnice actuale, este dificil să se utilizeze vias de dimensiuni mai mici. Pentru căi de alimentare sau de împământare, luați în considerare utilizarea unei dimensiuni mai mari pentru a reduce impedanța.

2. Din cele două formule discutate mai sus, se poate concluziona că utilizarea unei plăci PCB mai subțiri este benefică pentru reducerea celor doi parametri paraziți ai via.

3. Încercați să nu schimbați stratul de urme de semnal de pe PCB, adică încercați să nu utilizați vias inutile.

4. Pinii sursei de alimentare și pământul trebuie să fie găuriți prin găuri din apropiere. Cu cât cablurile sunt mai scurte între găurile de trecere și pini, cu atât mai bine, deoarece vor crește inductanța. În același timp, cablurile de alimentare și de masă ar trebui să fie cât mai groase posibil pentru a reduce impedanța.

5. Așezați niște conducte împământate în apropierea căilor unde semnalul își schimbă straturile pentru a oferi o buclă apropiată pentru semnal. Este chiar posibil să plasați un număr mare de căi de împământare redundante pe PCB. Desigur, este nevoie de flexibilitate în proiectare. Modelul via discutat mai sus este cazul în care fiecare strat are câte un pad, iar uneori, putem reduce sau chiar elimina pad-urile unor straturi. În special în cazul unei densități foarte mari a găurii prin intermediul, poate cauza o fantă ruptă care izolează bucla de pe stratul de cupru. Pentru a rezolva această problemă, pe lângă mutarea poziției via, putem lua în considerare și plasarea via pe stratul de cupru. Dimensiunea tamponului este redusă.