Wenn die Kapazität zwischen den Schichten nicht groß genug ist, wird das elektrische Feld über eine relativ große Fläche der Platine verteilt, sodass die Impedanz zwischen den Schichten verringert wird und der Rückstrom zur oberen Schicht zurückfließen kann.In diesem Fall kann das von diesem Signal erzeugte Feld das Feld des nahegelegenen Signals der sich ändernden Schicht stören.Das ist überhaupt nicht das, was wir uns erhofft hatten.Leider sind die Schichten auf einer 0,062-Zoll-Platte mit vier Schichten weit voneinander entfernt und die Kapazität zwischen den Schichten ist gering
Wenn die Verkabelung von Schicht 1 auf Schicht 4 oder umgekehrt wechselt, tritt dieses Problem auf (siehe Abbildung).

Das Diagramm zeigt, dass, wenn das Signal von Schicht 1 zu Schicht 4 verläuft (rote Linie), auch der Rückstrom die Ebene ändern muss (blaue Linie).Wenn die Frequenz des Signals hoch genug ist und die Ebenen nahe beieinander liegen, kann der Rückstrom durch die Zwischenschichtkapazität fließen, die zwischen der Erdungsschicht und der Leistungsschicht besteht.Aufgrund des Fehlens einer direkten leitenden Verbindung für den Rückstrom ist der Rückweg jedoch unterbrochen, und wir können uns diese Unterbrechung als eine Impedanz zwischen den Ebenen vorstellen, wie im folgenden Bild dargestellt

Wenn die Kapazität zwischen den Schichten nicht groß genug ist, wird das elektrische Feld über eine relativ große Fläche der Platine verteilt, sodass die Impedanz zwischen den Schichten verringert wird und der Rückstrom zur oberen Schicht zurückfließen kann.In diesem Fall kann das von diesem Signal erzeugte Feld das Feld des nahegelegenen Signals der sich ändernden Schicht stören.Das ist überhaupt nicht das, was wir uns erhofft hatten.Leider sind die Schichten auf einer 0,062-Zoll-Platte mit vier Schichten weit voneinander entfernt (mindestens 0,020 Zoll) und die Kapazität zwischen den Schichten ist gering.Dadurch kommt es zu den oben beschriebenen elektrischen Feldstörungen.Dies verursacht möglicherweise keine Probleme mit der Signalintegrität, führt aber mit Sicherheit zu mehr elektromagnetischen Störungen.Deshalb vermeiden wir beim Einsatz der Kaskade insbesondere bei Hochfrequenzsignalen wie Uhren einen Schichtwechsel.
Es ist üblich, einen Entkopplungskondensator in der Nähe des Übergangslochs anzubringen, um die Impedanz zu verringern, die der Rückstrom erfährt (siehe Abbildung unten).Für UKW-Signale ist dieser Entkopplungskondensator jedoch aufgrund seiner geringen Eigenresonanzfrequenz wirkungslos.Bei Wechselstromsignalen mit Frequenzen über 200–300 MHz können wir uns nicht auf Entkopplungskondensatoren verlassen, um einen Rückweg mit niedriger Impedanz zu schaffen.Daher benötigen wir einen Entkopplungskondensator (für unter 200–300 MHz) und einen relativ großen Zwischenplatinenkondensator für höhere Frequenzen.

Dieses Problem kann vermieden werden, indem die Schicht des Schlüsselsignals nicht geändert wird.Die geringe Kapazität zwischen den Platinen der vierschichtigen Platine führt jedoch zu einem weiteren gravierenden Problem: der Stromübertragung.Digitale Taktgeber-ICs erfordern typischerweise große transiente Stromversorgungsströme.Da die Anstiegs-/Abfallzeit des IC-Ausgangs abnimmt, müssen wir Energie mit einer höheren Geschwindigkeit liefern.Um eine Ladungsquelle bereitzustellen, platzieren wir normalerweise Entkopplungskondensatoren sehr nahe an jedem Logik-IC.Es gibt jedoch ein Problem: Wenn wir über die Eigenresonanzfrequenzen hinausgehen, können Entkopplungskondensatoren Energie nicht effizient speichern und übertragen, da der Kondensator bei diesen Frequenzen wie eine Induktivität wirkt.
Da die meisten ICs heutzutage schnelle Anstiegs-/Abfallzeiten haben (ca. 500 ps), benötigen wir eine zusätzliche Entkopplungsstruktur mit einer höheren Eigenresonanzfrequenz als die des Entkopplungskondensators.Die Zwischenschichtkapazität einer Leiterplatte kann eine wirksame Entkopplungsstruktur sein, vorausgesetzt, dass die Schichten nahe genug beieinander liegen, um eine ausreichende Kapazität bereitzustellen.Daher bevorzugen wir zusätzlich zu den üblicherweise verwendeten Entkopplungskondensatoren die Verwendung von eng beieinander liegenden Leistungsschichten und Erdungsschichten, um digitale ICs mit transienter Energie zu versorgen.
Bitte beachten Sie, dass wir aufgrund des üblichen Leiterplattenherstellungsprozesses in der Regel keine dünnen Isolatoren zwischen der zweiten und dritten Schicht der Vierschichtplatine verwenden.Eine vierschichtige Platine mit dünnen Isolatoren zwischen der zweiten und dritten Schicht kann deutlich mehr kosten als eine herkömmliche vierschichtige Platine.