معایب انباشته شدن چهار لایه سنتی PCB

اگر ظرفیت بین لایه به اندازه کافی بزرگ نباشد، میدان الکتریکی در سطح نسبتاً بزرگی از برد توزیع می شود، به طوری که امپدانس بین لایه کاهش می یابد و جریان برگشتی می تواند به لایه بالایی برگردد.در این حالت، میدان تولید شده توسط این سیگنال ممکن است با میدان سیگنال لایه در حال تغییر نزدیک تداخل ایجاد کند.این چیزی نیست که ما به آن امید داشتیم.متأسفانه، در یک برد 4 لایه 0.062 اینچی، لایه ها از هم دور هستند و ظرفیت بین لایه ها کوچک است.
هنگامی که سیم کشی از لایه 1 به لایه 4 یا برعکس تغییر می کند، این مشکل به صورت تصویر نشان داده می شود.
خبر13
نمودار نشان می دهد که وقتی سیگنال از لایه 1 به لایه 4 (خط قرمز) می رود، جریان برگشتی نیز باید صفحه تغییر کند (خط آبی).اگر فرکانس سیگنال به اندازه کافی بالا باشد و صفحات به هم نزدیک باشند، جریان برگشتی می تواند از طریق ظرفیت بین لایه ای که بین لایه زمین و لایه قدرت وجود دارد، جریان یابد.با این حال، به دلیل عدم وجود اتصال رسانای مستقیم برای جریان برگشت، مسیر برگشت قطع می شود و می توانیم این وقفه را به عنوان امپدانس بین صفحات نشان داده شده در تصویر زیر در نظر بگیریم.
خبر14
اگر ظرفیت بین لایه به اندازه کافی بزرگ نباشد، میدان الکتریکی در سطح نسبتاً بزرگی از برد توزیع می شود، به طوری که امپدانس بین لایه کاهش می یابد و جریان برگشتی می تواند به لایه بالایی برگردد.در این حالت، میدان تولید شده توسط این سیگنال ممکن است با میدان سیگنال لایه در حال تغییر نزدیک تداخل ایجاد کند.این چیزی نیست که ما به آن امید داشتیم.متأسفانه، در یک برد 4 لایه 0.062 اینچ، لایه ها از هم دور هستند (حداقل 0.020 اینچ) و ظرفیت بین لایه ها کوچک است.در نتیجه، تداخل میدان الکتریکی که در بالا توضیح داده شد رخ می دهد.این ممکن است باعث مشکلات یکپارچگی سیگنال نشود، اما مطمئنا EMI بیشتری ایجاد خواهد کرد.به همین دلیل است که هنگام استفاده از آبشار، از تغییر لایه ها به خصوص برای سیگنال های فرکانس بالا مانند ساعت ها اجتناب می کنیم.
استفاده از یک خازن جداکننده در نزدیکی سوراخ عبور انتقال برای کاهش امپدانس تجربه شده توسط جریان برگشتی که مطابق تصویر زیر نشان داده شده است، معمول است.با این حال، این خازن جداکننده به دلیل فرکانس خود رزونانس پایین برای سیگنال های VHF بی اثر است.برای سیگنال‌های AC با فرکانس‌های بالاتر از 200-300 مگاهرتز، نمی‌توانیم برای ایجاد یک مسیر برگشتی با امپدانس کم به خازن‌های جداسازی تکیه کنیم.بنابراین، ما به یک خازن جداکننده (برای زیر 200-300 مگاهرتز) و یک خازن بین برد نسبتا بزرگ برای فرکانس های بالاتر نیاز داریم.
اخبار 15
با عدم تغییر لایه سیگنال کلید می توان از این مشکل جلوگیری کرد.با این حال، ظرفیت کوچک بین برد برد چهار لایه منجر به یک مشکل جدی دیگر می شود: انتقال نیرو.IC های دیجیتال ساعتی معمولاً به جریان های منبع تغذیه گذرا زیادی نیاز دارند.با کاهش زمان افزایش/افت خروجی آی سی، باید انرژی را با سرعت بالاتری تحویل دهیم.برای تهیه منبع شارژ، ما معمولاً خازن های جداکننده را بسیار نزدیک به هر آی سی منطقی قرار می دهیم.با این حال، یک مشکل وجود دارد: وقتی از فرکانس‌های خود تشدید فراتر می‌رویم، خازن‌های جداشونده نمی‌توانند به طور موثر انرژی را ذخیره و انتقال دهند، زیرا در این فرکانس‌ها خازن مانند یک سلف عمل می‌کند.
از آنجایی که امروزه اکثر IC ها دارای زمان افزایش/افت سریع هستند (حدود 500 ps)، ما به ساختار جداسازی اضافی با فرکانس خود تشدید بالاتر نسبت به خازن جداکننده نیاز داریم.ظرفیت بین لایه ای یک برد مدار می تواند یک ساختار جداسازی موثر باشد، مشروط بر اینکه لایه ها به اندازه کافی به یکدیگر نزدیک باشند تا ظرفیت کافی را فراهم کنند.بنابراین، علاوه بر خازن‌های متداول جداکننده، ما ترجیح می‌دهیم از لایه‌های قدرت با فاصله نزدیک و لایه‌های زمین برای تامین برق گذرا برای آی‌سی‌های دیجیتال استفاده کنیم.
لطفاً توجه داشته باشید که به دلیل فرآیند متداول ساخت برد مدار، ما معمولاً عایق های نازکی بین لایه های دوم و سوم برد چهار لایه نداریم.یک تخته چهار لایه با عایق های نازک بین لایه دوم و سوم می تواند بسیار بیشتر از یک تخته چهار لایه معمولی هزینه داشته باشد.