પરંપરાગત ચાર-સ્તરીય PCB સ્ટેકીંગના ગેરફાયદા

જો ઇન્ટરલેયર કેપેસિટેન્સ પૂરતું મોટું ન હોય, તો ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ બોર્ડના પ્રમાણમાં મોટા વિસ્તારમાં વિતરિત કરવામાં આવશે, જેથી ઇન્ટરલેયર ઇમ્પિડન્સ ઓછો થાય અને રીટર્ન કરંટ ઉપરના લેયર પર પાછો વહેતો થઈ શકે. આ કિસ્સામાં, આ સિગ્નલ દ્વારા ઉત્પન્ન થયેલ ફિલ્ડ નજીકના બદલાતા લેયર સિગ્નલના ફિલ્ડમાં દખલ કરી શકે છે. આ એવી બિલકુલ નથી જેની અમે આશા રાખી હતી. કમનસીબે, 0.062 ઇંચના 4-લેયર બોર્ડ પર, લેયર એકબીજાથી ઘણા દૂર હોય છે અને ઇન્ટરલેયર કેપેસિટેન્સ નાની હોય છે.
જ્યારે વાયરિંગ લેયર 1 થી લેયર 4 માં બદલાય છે અથવા તેનાથી વિપરીત થાય છે, ત્યારે આ સમસ્યા ચિત્રમાં બતાવવામાં આવશે.
ન્યૂઝ13
આકૃતિ બતાવે છે કે જ્યારે સિગ્નલ લેયર 1 થી લેયર 4 (લાલ રેખા) સુધી ટ્રેક કરે છે, ત્યારે રીટર્ન કરંટ પણ પ્લેન (વાદળી રેખા) બદલવો જ જોઇએ. જો સિગ્નલની આવર્તન પૂરતી ઊંચી હોય અને પ્લેન એકબીજાની નજીક હોય, તો રીટર્ન કરંટ ગ્રાઉન્ડ લેયર અને પાવર લેયર વચ્ચે રહેલા ઇન્ટરલેયર કેપેસીટન્સમાંથી પસાર થઈ શકે છે. જો કે, રીટર્ન કરંટ માટે ડાયરેક્ટ કંડક્ટિવ કનેક્શનના અભાવે, રીટર્ન પાથ વિક્ષેપિત થાય છે, અને આપણે આ વિક્ષેપને નીચે આપેલા ચિત્રમાં બતાવેલ પ્લેન વચ્ચેના અવરોધ તરીકે વિચારી શકીએ છીએ.
ન્યૂઝ14
જો ઇન્ટરલેયર કેપેસિટેન્સ પૂરતું મોટું ન હોય, તો ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ બોર્ડના પ્રમાણમાં મોટા વિસ્તારમાં વિતરિત કરવામાં આવશે, જેથી ઇન્ટરલેયર ઇમ્પિડન્સ ઓછો થાય અને રીટર્ન કરંટ ઉપરના લેયર પર પાછો વહેતો થઈ શકે. આ કિસ્સામાં, આ સિગ્નલ દ્વારા ઉત્પન્ન થયેલ ફિલ્ડ નજીકના બદલાતા લેયર સિગ્નલના ફિલ્ડમાં દખલ કરી શકે છે. આ એવી બિલકુલ નથી જેની અમે આશા રાખી હતી. કમનસીબે, 0.062 ઇંચના 4-લેયર બોર્ડ પર, લેયર ખૂબ દૂર હોય છે (ઓછામાં ઓછા 0.020 ઇંચ), અને ઇન્ટરલેયર કેપેસિટેન્સ નાની હોય છે. પરિણામે, ઉપર વર્ણવેલ ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ હસ્તક્ષેપ થાય છે. આ સિગ્નલ અખંડિતતા સમસ્યાઓનું કારણ બની શકે નહીં, પરંતુ તે ચોક્કસપણે વધુ EMI બનાવશે. આ જ કારણ છે કે, કાસ્કેડનો ઉપયોગ કરતી વખતે, અમે લેયર બદલવાનું ટાળીએ છીએ, ખાસ કરીને ઘડિયાળો જેવા ઉચ્ચ આવર્તન સિગ્નલો માટે.
નીચે આપેલા ચિત્રમાં બતાવેલ રીટર્ન કરંટ દ્વારા અનુભવાતા અવરોધને ઘટાડવા માટે ટ્રાન્ઝિશન પાસ હોલની નજીક ડીકપ્લિંગ કેપેસિટર ઉમેરવાની સામાન્ય પ્રથા છે. જો કે, આ ડીકપ્લિંગ કેપેસિટર તેની ઓછી સ્વ-રેઝોનન્ટ આવર્તનને કારણે VHF સિગ્નલો માટે બિનઅસરકારક છે. 200-300 MHz કરતા વધુ ફ્રીક્વન્સીવાળા AC સિગ્નલો માટે, અમે ઓછી-અવરોધ રીટર્ન પાથ બનાવવા માટે ડીકપ્લિંગ કેપેસિટર પર આધાર રાખી શકતા નથી. તેથી, અમને ડીકપ્લિંગ કેપેસિટર (200-300 MHz થી ઓછી ફ્રીક્વન્સી માટે) અને પ્રમાણમાં મોટા ઇન્ટરબોર્ડ કેપેસિટરની જરૂર છે.
ન્યૂઝ15
કી સિગ્નલના સ્તરને ન બદલીને આ સમસ્યા ટાળી શકાય છે. જો કે, ચાર-સ્તરવાળા બોર્ડની નાની ઇન્ટરબોર્ડ કેપેસિટન્સ બીજી ગંભીર સમસ્યા તરફ દોરી જાય છે: પાવર ટ્રાન્સમિશન. ઘડિયાળ ડિજિટલ આઇસીને સામાન્ય રીતે મોટા ક્ષણિક પાવર સપ્લાય કરંટની જરૂર પડે છે. જેમ જેમ આઇસી આઉટપુટનો ઉદય/પતન સમય ઘટે છે, તેમ આપણે ઊંચા દરે ઊર્જા પહોંચાડવાની જરૂર છે. ચાર્જ સ્ત્રોત પૂરો પાડવા માટે, આપણે સામાન્ય રીતે દરેક લોજિક આઇસીની ખૂબ નજીક ડીકપ્લિંગ કેપેસિટર મૂકીએ છીએ. જો કે, એક સમસ્યા છે: જ્યારે આપણે સ્વ-રેઝોનન્ટ ફ્રીક્વન્સીઝથી આગળ વધીએ છીએ, ત્યારે ડીકપ્લિંગ કેપેસિટર કાર્યક્ષમ રીતે ઊર્જા સંગ્રહિત અને ટ્રાન્સફર કરી શકતા નથી, કારણ કે આ ફ્રીક્વન્સીઝ પર કેપેસિટર ઇન્ડક્ટરની જેમ કાર્ય કરશે.
આજે મોટાભાગના આઇસીમાં ઝડપી ઉદય/પતનનો સમય (લગભગ 500 ps) હોવાથી, આપણને ડીકપ્લિંગ કેપેસિટર કરતા વધુ સ્વ-રેઝોનન્ટ આવર્તન સાથે વધારાના ડીકપ્લિંગ માળખાની જરૂર છે. સર્કિટ બોર્ડનું ઇન્ટરલેયર કેપેસિટન્સ અસરકારક ડીકપ્લિંગ માળખું બની શકે છે, જો સ્તરો એકબીજાની પૂરતી નજીક હોય કે જેથી પૂરતી કેપેસિટન્સ પૂરી પાડી શકાય. તેથી, સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતા ડીકપ્લિંગ કેપેસિટર્સ ઉપરાંત, અમે ડિજિટલ આઇસીને ક્ષણિક શક્તિ પૂરી પાડવા માટે નજીકથી અંતરે પાવર સ્તરો અને ગ્રાઉન્ડ સ્તરોનો ઉપયોગ કરવાનું પસંદ કરીએ છીએ.
કૃપા કરીને નોંધ લો કે સામાન્ય સર્કિટ બોર્ડ ઉત્પાદન પ્રક્રિયાને કારણે, અમારી પાસે સામાન્ય રીતે ચાર-સ્તરવાળા બોર્ડના બીજા અને ત્રીજા સ્તરો વચ્ચે પાતળા ઇન્સ્યુલેટર હોતા નથી. બીજા અને ત્રીજા સ્તરો વચ્ચે પાતળા ઇન્સ્યુલેટર ધરાવતા ચાર-સ્તરવાળા બોર્ડની કિંમત પરંપરાગત ચાર-સ્તરવાળા બોર્ડ કરતાં ઘણી વધારે હોઈ શકે છે.