Nadelen van PCB Traditionele vierlaags stapelen

Als de tussenlagencapaciteit niet groot genoeg is, wordt het elektrische veld verdeeld over een relatief groot deel van het bord, zodat de impedantie tussen de tussenlaag wordt verminderd en de retourstroom terug kan stromen naar de bovenste laag. In dit geval kan het door dit signaal gegenereerde veld interfereren met het veld van het nabijgelegen veranderende laagsignaal. Dit is helemaal niet waar we op hadden gehoopt. Helaas, op een 4-laags bord van 0,062 inch, zijn de lagen ver uit elkaar en is de tussenlagencapaciteit klein
Wanneer de bedrading verandert van laag 1 in laag 4 of vice versa, zal dan dit probleem worden getoond als beeld
Nieuws13
Het diagram laat zien dat wanneer het signaal volgt van laag 1 naar laag 4 (rode lijn), de retourstroom ook van het vlak (blauwe lijn) moet veranderen. Als de frequentie van het signaal hoog genoeg is en de vlakken dicht bij elkaar zijn, kan de retourstroom door de tussenlagencapaciteit stromen die bestaat tussen de grondlaag en de stroomlaag. Vanwege het ontbreken van een directe geleidende verbinding voor de retourstroom wordt het retourpad echter onderbroken en kunnen we deze onderbreking beschouwen als een impedantie tussen vliegtuigen die worden weergegeven als onder de afbeelding
Nieuws14
Als de tussenlagencapaciteit niet groot genoeg is, wordt het elektrische veld verdeeld over een relatief groot deel van het bord, zodat de impedantie tussen de tussenlaag wordt verminderd en de retourstroom terug kan stromen naar de bovenste laag. In dit geval kan het door dit signaal gegenereerde veld interfereren met het veld van het nabijgelegen veranderende laagsignaal. Dit is helemaal niet waar we op hadden gehoopt. Helaas zijn de lagen op een bord met 4 laags van 0,062 inch ver uit elkaar (minstens 0,020 inch) en is de tussenlagencapaciteit klein. Als gevolg hiervan vindt de hierboven beschreven elektrische veldinterferentie plaats. Dit veroorzaakt misschien geen problemen met signaalintegriteit, maar het zal zeker meer EMI creëren. Daarom vermijden we bij het gebruik van de cascade van lagen te veranderen, vooral voor hoge frequentiesignalen zoals klokken.
Het is gebruikelijk om een ​​ontkoppelingscondensator in de buurt van het overgangspasgat toe te voegen om de impedantie te verminderen die wordt ervaren door de retourstroom die wordt weergegeven als onder de afbeelding. Deze ontkoppelingscondensator is echter niet effectief voor VHF-signalen vanwege de lage zelfresonantiefrequentie. Voor AC-signalen met frequenties hoger dan 200-300 MHz, kunnen we niet vertrouwen op ontkoppelingscondensatoren om een ​​retourpad met lage impedantie te creëren. Daarom hebben we een ontkoppelingscondensator nodig (voor minder dan 200-300 MHz) en een relatief grote interboardcondensator voor hogere frequenties.
Nieuws15
Dit probleem kan worden vermeden door de laag van het sleutelsignaal niet te wijzigen. De kleine interboardcapaciteit van het vierlagende bord leidt echter tot een ander ernstig probleem: stroomoverdracht. Clock Digital IC's vereisen meestal grote tijdelijke stroomvoorzieningstromen. Naarmate de stijging/valtijd van de IC -output afneemt, moeten we energie leveren met een hoger tempo. Om een ​​ladingsbron te bieden, plaatsen we meestal ontkoppelingscondensatoren die heel dicht bij elke logische IC zijn. Er is echter een probleem: wanneer we verder gaan dan de zelfresonische frequenties, kunnen ontkoppelende condensatoren niet efficiënt energie opslaan en overdragen, omdat bij deze frequenties de condensator als een inductor zal werken.
Aangezien de meeste IC's tegenwoordig snelstijging/valtijden hebben (ongeveer 500 ps), hebben we een extra ontkoppelingsstructuur nodig met een hogere zelfresonantiefrequentie dan die van de ontkoppelingscondensator. De tussenlagencapaciteit van een printplaat kan een effectieve ontkoppelingsstructuur zijn, op voorwaarde dat de lagen dicht genoeg bij elkaar zijn om voldoende capaciteit te bieden. Daarom gebruiken we, naast de veelgebruikte ontkoppelingscondensatoren, de voorkeur geven aan nauw weerspatige stroomlagen en grondlagen om tijdelijk vermogen te leveren aan digitale IC's.
Houd er rekening mee dat we vanwege het productieproces van het gemeenschappelijke printplaat meestal geen dunne isolatoren hebben tussen de tweede en derde lagen van het vierlagende bord. Een vierlagende bord met dunne isolatoren tussen de tweede en derde lagen kan veel meer kosten dan een conventionele vierlagende raad.