Via parasiitmahtuvus ja parasiitne induktiivsus

1. Via

Vias on mitmekihiliste PCBde üks olulisi komponente ja puurimiskulud moodustavad tavaliselt 30–40 protsenti trükkplaatide valmistamise kuludest. Lihtsamalt öeldes võib iga PCB auku nimetada läbipääsuks. Funktsiooni seisukohalt saab viaad jagada kahte kategooriasse: ühte kasutatakse kihtidevaheliseks elektriühenduseks; teist kasutatakse seadmete kinnitamiseks või positsioneerimiseks. Protsessi osas jagunevad need läbiviigud üldiselt kolme kategooriasse, nimelt pimedad, maetud ja läbiviigud. Pimeavad asuvad trükkplaadi ülemisel ja alumisel pinnal ning neil on teatud sügavus pinnaahela ja selle all oleva sisemise ahela vahelise ühenduse jaoks. Ava sügavus ei ületa tavaliselt teatud suhet (ava). Maetud augud tähistavad trükkplaadi sisemises kihis asuvaid ühendusauke, mis ei ulatu trükkplaadi pinnale. Ülaltoodud kahte tüüpi augud asuvad trükkplaadi sisemises kihis. Enne lamineerimist kasutatakse läbiva augu vormimise protsessi ja läbiva augu moodustamise ajal võib mitu sisemist kihti kattuda. Kolmandat tüüpi nimetatakse läbivaks auguks, mis läbib kogu trükkplaati ja mida saab kasutada sisemise ühendamise teostamiseks või komponentide paigaldusavana. Kuna läbivat auku on protsessi käigus lihtsam realiseerida ja maksumus on madalam, kasutab enamik trükkplaate seda kahte teist tüüpi läbipääsude asemel. Kui pole teisiti täpsustatud, loetakse allpool mainitud läbiviike kui läbiviike. Disaini seisukohast koosneb läbiviik peamiselt kahest osast, millest üks on keskel asuv puurimisava ja teine ​​puurava ümber olev padjaosa, nagu on näidatud alloleval joonisel. Nende kahe osa suurus määrab via suuruse. Ilmselgelt loodab disainer kiire ja suure tihedusega PCB-disaini puhul alati, et mida väiksem on läbipääsuava, seda parem, et plaadile saaks rohkem juhtmestiku ruumi jätta. Lisaks, mida väiksem on läbipääsuava, seda väiksem on enda parasiitmahtuvus. Mida väiksem see on, seda sobivam on see kiirete ahelate jaoks. Kuid augu suuruse vähendamine toob kaasa ka kulude tõusu ja läbilaskeava suurust ei saa lõputult vähendada. Seda piirab puurimise ja plaadistamise tehnoloogia: mida väiksem on auk, seda lihtsam on puurida Mida kauem augu tegemine aega võtab, seda lihtsam on keskasendist kõrvale kalduda; ja kui augu sügavus ületab puuritud augu läbimõõtu 6 korda, on võimatu tagada, et augu sein oleks ühtlaselt vasega kaetud. Näiteks tavalise 6-kihilise PCB-plaadi paksus (läbiava sügavus) on umbes 50 miljonit, seega on trükkplaatide tootjate puurimise läbimõõt 8 miljonit.

Teiseks via parasiitmahtuvus

Auk ise omab maapinna suhtes parasiitmahtuvust. Kui on teada, et maapinnal oleva eraldusava läbimõõt on D2, läbipääsupadja läbimõõt on D1, PCB plaadi paksus on T ja plaadi substraadi dielektriline konstant on ε , on parasiitmahtuvus läbiva ava on ligikaudu: C=1.41εTD1/(D2-D1) Läbilaskeava parasiitmahtuvuse peamine mõju vooluringile seisneb signaali tõusuaja pikenemises ja vähenemises. vooluringi kiirus. Näiteks PCB-plaadi paksusega 50mil, kui kasutatakse läbipääsuava siseläbimõõduga 10mil ja padja läbimõõt 20mil, ja padja ja maandatud vase ala vaheline kaugus on 32 Mil, siis saame ligikaudselt läbiva ava ülaltoodud valemiga. Parasiitmahtuvus on ligikaudu: C=1.41x4.4x0.{30 }}50x0.020/(0.032-0.020)=0.517pF ja selle mahtuvuse osa põhjustatud tõusuaja varieeruvus on: T10-90=2.2C(Z0/2 )=2,2 x 0,517 x (55/2)=31,28 ps. Nendest väärtustest on näha, et kuigi ühe kanali parasiitmahtuvuse põhjustatud viivituse tõusu aeglustamise mõju ei ole ilmne, peab disainer siiski kihtide vahel vahetamiseks juhtmestikus mitu korda kasutama. kaaluge seda hoolikalt.

3. Viade parasiitne induktiivsus

Samamoodi on läbilaskeavas parasiit-induktiivsus ja parasiitmahtuvus. Kiirete digitaalsete vooluahelate projekteerimisel on läbilaskeava parasiit-induktiivsusest põhjustatud kahju sageli suurem kui parasiitmahtuvuse mõju. Selle parasiitne jadainduktiivsus nõrgendab möödaviigukondensaatori panust ja nõrgendab kogu elektrisüsteemi filtreerivat toimet. Läbiviigu ligikaudse parasiit-induktiivsuse arvutamiseks saame kasutada järgmist valemit: () - PCB projekteerimise juhised - lülide kohta kus L viitab läbipääsu induktiivsusele, h on läbipääsu pikkus ja d on läbimõõdu läbimõõt. keskele puuritud auk. Valemist on näha, et läbipääsuava läbimõõt mõjutab induktiivsust vähe, kuid läbipääsuava pikkus mõjutab induktiivsust väga palju. Kasutades siiski ülaltoodud näidet, saab läbipääsu induktiivsuse arvutada järgmiselt: L=5.08x0.050[ln(4x0,050/0,010) 1]=1.015nH. Kui signaali tõusuaeg on 1ns, siis selle ekvivalenttakistus on: XL=πL/T10-90=3.19Ω. Sellist impedantsi ei saa enam ignoreerida, kui läbib kõrgsagedusvool. Eelkõige tuleb märkida, et möödaviigukondensaator peab toitekihi ja maanduskihi ühendamisel läbima kaks läbipääsu, nii et läbipääsude parasiitiline induktiivsus kahekordistub. 4. Kiire trükkplaadi projekteerimine Ülaltoodud läbiviigude parasiitide omaduste analüüsi kaudu näeme, et kiire PCB-disaini puhul toovad pealtnäha lihtsad ühenduslülid sageli vooluringi projekteerimisele kaasa suuri negatiivseid mõjusid. mõju.

Viade parasiitmõjude kahjulike mõjude vähendamiseks saame anda endast parima disainis:

1. Arvestades nii kulusid kui ka signaali kvaliteeti, valige mõistlik läbilaskeava suurus. Näiteks 6-10 kihi mälumooduli PCB disaini jaoks on parem kasutada 10/20Mil (puurimine/padi) läbiviike. Mõne suure tihedusega ja väikese suurusega tahvlite puhul võite proovida kasutada ka 8/18Mil viasid. auk. Praeguste tehniliste tingimuste juures on väiksemate viaalide kasutamine keeruline. Toite- või maandusavade puhul kaaluge impedantsi vähendamiseks suuremate mõõtmete kasutamist.

2. Kahest ülaltoodud valemist võib järeldada, et õhema PCB plaadi kasutamine on kasulik via kahe parasiitparameetri vähendamiseks.

3. Püüa mitte muuta PCB-l olevate signaalijälgede kihti, st mitte kasutada tarbetuid läbipääsusid.

4. Toiteallika tihvtid ja maandus tuleks puurida lähedal asuvate aukude kaudu. Mida lühemad on juhtmed läbipääsuavade ja tihvtide vahel, seda parem, sest need suurendavad induktiivsust. Samal ajal peaksid toite- ja maandusjuhtmed olema impedantsi vähendamiseks võimalikult paksud.

5. Asetage mõned maandatud sisendid nende lähedale, kus signaal vahetab kihte, et tagada signaalile tihe ahel. PCB-le on võimalik paigutada isegi suur hulk üleliigseid maandusavasid. Loomulikult on disainis vaja paindlikkust. Eespool käsitletud via-mudel on juhtum, kus igal kihil on padjake ja mõnikord saame mõne kihi padjandeid vähendada või isegi eemaldada. Eriti suure läbilaskeava tiheduse korral võib see põhjustada pilu purunemise, mis isoleerib vasekihi silmuse. Selle probleemi lahendamiseks võime lisaks via asendi liigutamisele kaaluda ka via asetamist vasekihile. Padja suurus on vähenenud.