PCB traditsioonilise neljakihilise virnastamise puudused

Kui kihtidevaheline mahtuvus ei ole piisavalt suur, jaotub elektriväli plaadi suhteliselt suurele alale, nii et kihtidevaheline impedants väheneb ja tagasivool saab voolata tagasi ülemisse kihti.Sel juhul võib selle signaali tekitatud väli häirida lähedalasuva muutuva kihi signaali välja.See pole üldse see, mida me lootsime.Kahjuks on 4-kihilisel 0,062-tollisel plaadil kihid üksteisest kaugel ja kihtidevaheline mahtuvus on väike
Kui juhtmestik muutub kihilt 1 kihiks 4 või vastupidi, kuvatakse see probleem pildina
uudised13
Diagramm näitab, et kui signaal liigub kihist 1 kihti 4 (punane joon), peab ka tagasivoolu vool muutuma tasapinnaliselt (sinine joon).Kui signaali sagedus on piisavalt kõrge ja tasapinnad on lähestikku, võib tagasivool voolata läbi kihtidevahelise mahtuvuse, mis on maapinna ja toitekihi vahel.Kuid tagasivoolu otsese juhtiva ühenduse puudumise tõttu on tagasivoolutee katkenud ja seda katkestust võib pidada tasanditevaheliseks takistuseks, nagu on näidatud alloleval pildil.
uudised14
Kui kihtidevaheline mahtuvus ei ole piisavalt suur, jaotub elektriväli plaadi suhteliselt suurele alale, nii et kihtidevaheline impedants väheneb ja tagasivool saab voolata tagasi ülemisse kihti.Sel juhul võib selle signaali tekitatud väli häirida lähedalasuva muutuva kihi signaali välja.See pole üldse see, mida me lootsime.Kahjuks on 4-kihilisel 0,062-tollisel plaadil kihid üksteisest kaugel (vähemalt 0,020 tolli) ja kihtidevaheline mahtuvus on väike.Selle tulemusena tekivad ülalkirjeldatud elektrivälja häired.See ei pruugi põhjustada signaali terviklikkuse probleeme, kuid kindlasti tekitab see rohkem EMI-d.Seetõttu väldime kaskaadi kasutamisel kihtide vahetamist, eriti kõrgsageduslike signaalide, näiteks kellade puhul.
Üldine tava on lisada lahtisidestuskondensaator ülemineku läbipääsuava lähedale, et vähendada impedantsi, mida kogeb tagasivoolu, nagu näidatud alloleval pildil.See lahtisidestuskondensaator on aga VHF-signaalide jaoks ebaefektiivne oma madala iseresonantssageduse tõttu.Vahelduvvoolu signaalide puhul, mille sagedus on üle 200–300 MHz, ei saa me loota madala takistusega tagasitee loomiseks kondensaatorite lahtisidumisele.Seetõttu vajame kõrgemate sageduste jaoks lahtisidestuskondensaatorit (alla 200–300 MHz) ja suhteliselt suurt plaadivahelist kondensaatorit.
uudised15
Seda probleemi saab vältida, kui ei muuda võtmesignaali kihti.Neljakihilise plaadi väike plaatidevaheline mahtuvus toob aga kaasa veel ühe tõsise probleemi: jõuülekande.Digitaalkellad nõuavad tavaliselt suuri mööduvaid toiteallika voolusid.Kuna IC väljundi tõusu/languse aeg väheneb, peame energiat tarnima suurema kiirusega.Laenguallika pakkumiseks asetame tavaliselt lahtisidestuskondensaatorid igale loogilisele IC-le väga lähedale.Siiski on probleem: kui me läheme omaresonantssagedustest kaugemale, ei saa lahtisiduvad kondensaatorid energiat tõhusalt salvestada ja edastada, kuna nendel sagedustel toimib kondensaator nagu induktiivpool.
Kuna tänapäeval on enamikul icsidel kiired tõusu-/langemisajad (umbes 500 ps), vajame täiendavat lahtisidestusstruktuuri, mille iseresonantssagedus on suurem kui lahtisidestuskondensaatoril.Trükkplaadi kihtidevaheline mahtuvus võib olla tõhus lahtisidestusstruktuur, eeldusel, et kihid on üksteisele piisavalt lähedal, et tagada piisav mahtuvus.Seetõttu eelistame lisaks tavaliselt kasutatavatele lahtisidestuskondensaatoritele kasutada digitaalse icsi ajutise toite tagamiseks tihedalt asetsevaid toitekihte ja maanduskihte.
Pange tähele, et tavapärase trükkplaadi tootmisprotsessi tõttu ei ole meil tavaliselt neljakihilise plaadi teise ja kolmanda kihi vahel õhukesi isolaatoreid.Neljakihiline plaat, mille teise ja kolmanda kihi vahel on õhukesed isolaatorid, võib maksta palju rohkem kui tavaline neljakihiline plaat.