Nadele van PCB tradisionele vierlaagstapeling

Indien die tussenlaagkapasitansie nie groot genoeg is nie, sal die elektriese veld oor 'n relatief groot area van die bord versprei word, sodat die tussenlaagimpedansie verminder word en die terugstroom na die boonste laag kan terugvloei. In hierdie geval kan die veld wat deur hierdie sein gegenereer word, inmeng met die veld van die nabygeleë veranderende laagsein. Dit is glad nie waarvoor ons gehoop het nie. Ongelukkig, op 'n 4-laagbord van 0.062 duim, is die lae ver uitmekaar en die tussenlaagkapasitansie is klein.
Wanneer die bedrading van laag 1 na laag 4 verander of andersom, sal hierdie probleem soos prentjie getoon word, veroorsaak word.
nuus13
Die diagram toon dat wanneer die sein van laag 1 na laag 4 beweeg (rooi lyn), die terugstroom ook van vlak moet verander (blou lyn). As die frekwensie van die sein hoog genoeg is en die vlakke naby mekaar is, kan die terugstroom deur die tussenlaagkapasitansie vloei wat tussen die grondlaag en die kraglaag bestaan. As gevolg van die gebrek aan 'n direkte geleidende verbinding vir die terugstroom, word die terugstroompad egter onderbreek, en ons kan hierdie onderbreking beskou as 'n impedansie tussen vlakke soos hieronder getoon.
nuus14
Indien die tussenlaagkapasitansie nie groot genoeg is nie, sal die elektriese veld oor 'n relatief groot area van die bord versprei word, sodat die tussenlaagimpedansie verminder word en die terugstroom na die boonste laag kan terugvloei. In hierdie geval kan die veld wat deur hierdie sein gegenereer word, inmeng met die veld van die nabygeleë veranderende laagsein. Dit is glad nie waarvoor ons gehoop het nie. Ongelukkig is die lae op 'n 4-laagbord van 0.062 duim ver uitmekaar (ten minste 0.020 duim), en die tussenlaagkapasitansie is klein. Gevolglik vind die elektriese veldinterferensie wat hierbo beskryf word, plaas. Dit mag nie seinintegriteitsprobleme veroorsaak nie, maar dit sal beslis meer EMI skep. Daarom vermy ons die verandering van lae wanneer ons die kaskade gebruik, veral vir hoëfrekwensieseine soos klokke.
Dit is algemene praktyk om 'n ontkoppelkondensator naby die oorgangsgat te voeg om die impedansie wat deur die terugstroom ervaar word, soos getoon in die onderstaande prent, te verminder. Hierdie ontkoppelkondensator is egter ondoeltreffend vir VHF-seine as gevolg van sy lae selfresonante frekwensie. Vir WS-seine met frekwensies hoër as 200-300 MHz, kan ons nie op ontkoppelkondensators staatmaak om 'n lae-impedansie terugkeerpad te skep nie. Daarom benodig ons 'n ontkoppelkondensator (vir minder as 200-300 MHz) en 'n relatief groot interbordkondensator vir hoër frekwensies.
nuus15
Hierdie probleem kan vermy word deur nie die laag van die sleutelsein te verander nie. Die klein interbordkapasitansie van die vierlaagbord lei egter tot 'n ander ernstige probleem: kragoordrag. Klok digitale IC's benodig tipies groot oorgangskragtoevoerstrome. Namate die styg/dal-tyd van die IC-uitset afneem, moet ons energie teen 'n hoër tempo lewer. Om 'n ladingbron te verskaf, plaas ons gewoonlik ontkoppelkondensators baie naby aan elke logiese IC. Daar is egter 'n probleem: wanneer ons verder as die selfresonante frekwensies gaan, kan ontkoppelkondensators nie energie doeltreffend stoor en oordra nie, want by hierdie frekwensies sal die kapasitor soos 'n induktor optree.
Aangesien die meeste IC's vandag vinnige styg-/daltye het (ongeveer 500 ps), benodig ons 'n addisionele ontkoppelingsstruktuur met 'n hoër selfresonante frekwensie as dié van die ontkoppelingskondensator. Die tussenlaagkapasitansie van 'n stroombaanbord kan 'n effektiewe ontkoppelingsstruktuur wees, mits die lae naby genoeg aan mekaar is om voldoende kapasitansie te verskaf. Daarom verkies ons, benewens die algemeen gebruikte ontkoppelingskondensators, om nou gespasieerde kraglae en grondlae te gebruik om oorgangskrag aan digitale IC's te verskaf.
Let asseblief daarop dat ons as gevolg van die algemene vervaardigingsproses van stroombaanborde gewoonlik nie dun isolators tussen die tweede en derde lae van die vierlaagbord het nie. 'n Vierlaagbord met dun isolators tussen die tweede en derde lae kan baie meer kos as 'n konvensionele vierlaagbord.