Ulemper med PCB tradisjonell firelags stabling

Dersom mellomlagskapasitansen ikke er stor nok, vil det elektriske feltet fordeles over et relativt stort område av brettet, slik at mellomlagsimpedansen reduseres og returstrømmen kan flyte tilbake til topplaget.I dette tilfellet kan feltet generert av dette signalet forstyrre feltet til det nærliggende skiftende lagsignalet.Dette var ikke det vi hadde håpet på i det hele tatt.Dessverre, på et 4-lags bord på 0,062 tommer, er lagene langt fra hverandre og mellomlagskapasitansen er liten
Når ledningene endres fra lag 1 til lag 4 eller omvendt, vil dette problemet bli vist som bilde
nyheter 13
Diagrammet viser at når signalet sporer fra lag 1 til lag 4 (rød linje), må returstrømmen også endre plan (blå linje).Hvis frekvensen til signalet er høy nok og planene ligger tett sammen, kan returstrømmen flyte gjennom mellomlagskapasitansen som finnes mellom jordlaget og kraftlaget.Men på grunn av mangelen på en direkte ledende forbindelse for returstrømmen, blir returbanen avbrutt, og vi kan tenke på dette avbruddet som en impedans mellom planene vist som under bildet
nyheter 14
Dersom mellomlagskapasitansen ikke er stor nok, vil det elektriske feltet fordeles over et relativt stort område av brettet, slik at mellomlagsimpedansen reduseres og returstrømmen kan flyte tilbake til topplaget.I dette tilfellet kan feltet generert av dette signalet forstyrre feltet til det nærliggende skiftende lagsignalet.Dette var ikke det vi hadde håpet på i det hele tatt.Dessverre, på et 4-lags bord på 0,062 tommer, er lagene langt fra hverandre (minst 0,020 tommer), og mellomlagskapasitansen er liten.Som et resultat oppstår den elektriske feltinterferensen beskrevet ovenfor.Dette forårsaker kanskje ikke problemer med signalintegritet, men det vil sikkert skape mer EMI.Dette er grunnen til at vi, når vi bruker kaskaden, unngår å skifte lag, spesielt for høyfrekvente signaler som klokker.
Det er vanlig praksis å legge til en avkoblingskondensator nær overgangspasshullet for å redusere impedansen som oppleves av returstrømmen vist som bildet nedenfor.Imidlertid er denne avkoblingskondensatoren ineffektiv for VHF-signaler på grunn av dens lave selvresonansfrekvens.For AC-signaler med frekvenser høyere enn 200-300 MHz, kan vi ikke stole på frakoblingskondensatorer for å lage en lavimpedans returbane.Derfor trenger vi en avkoblingskondensator (for under 200-300 MHz) og en relativt stor interboard-kondensator for høyere frekvenser.
nyheter 15
Dette problemet kan unngås ved ikke å endre laget til nøkkelsignalet.Imidlertid fører den lille interboard-kapasitansen til firelagskortet til et annet alvorlig problem: kraftoverføring.Klokkedigitale ics krever vanligvis store forbigående strømforsyningsstrømmer.Ettersom stignings-/falltiden for IC-utgang avtar, må vi levere energi med en høyere hastighet.For å gi en ladekilde, plasserer vi vanligvis avkoblingskondensatorer veldig nær hver logisk IC.Det er imidlertid et problem: når vi går utover de selvresonante frekvensene, kan ikke avkoblingskondensatorer effektivt lagre og overføre energi, fordi ved disse frekvensene vil kondensatoren fungere som en induktor.
Siden de fleste ics i dag har raske stige/fall-tider (ca. 500 ps), trenger vi en ekstra frakoblingsstruktur med høyere selvresonansfrekvens enn avkoplingskondensatoren.Mellomlagskapasitansen til et kretskort kan være en effektiv frakoblingsstruktur, forutsatt at lagene er nær nok til hverandre til å gi tilstrekkelig kapasitans.Derfor, i tillegg til de vanlig brukte avkoblingskondensatorene, foretrekker vi å bruke tettsittende kraftlag og jordlag for å gi transient strøm til digitale ics.
Vær oppmerksom på at på grunn av den vanlige produksjonsprosessen for kretskort, har vi vanligvis ikke tynne isolatorer mellom det andre og tredje laget av firelagskortet.En firelagsplate med tynne isolatorer mellom det andre og tredje laget kan koste mye mer enn en konvensjonell firelagsplate.