Slabosti tradicionalnega štirislojnega zlaganja tiskanih vezij

Če medplastna kapacitivnost ni dovolj velika, se bo električno polje porazdelilo po relativno veliki površini plošče, tako da se impedanca medplastnih plasti zmanjša in povratni tok lahko teče nazaj v zgornjo plast. V tem primeru lahko polje, ki ga ustvari ta signal, moti polje signala bližnje spreminjajoče se plasti. To sploh ni tisto, kar smo si želeli. Žal so na 4-plastni plošči debeline 0,062 palca plasti daleč narazen in medplastna kapacitivnost je majhna.
Ko se ožičenje spremeni iz plasti 1 v plast 4 ali obratno, se bo ta težava pojavila, kot je prikazano na sliki.
novice13
Diagram prikazuje, da ko signal potuje iz plasti 1 v plast 4 (rdeča črta), mora tudi povratni tok spremeniti ravnino (modra črta). Če je frekvenca signala dovolj visoka in sta ravnini blizu skupaj, lahko povratni tok teče skozi medplastno kapacitivnost, ki obstaja med ozemljitveno plastjo in napajalno plastjo. Vendar pa je zaradi pomanjkanja neposredne prevodne povezave za povratni tok povratna pot prekinjena in to prekinitev si lahko predstavljamo kot impedanco med ravninama, kot je prikazano na spodnji sliki.
novice14
Če medplastna kapacitivnost ni dovolj velika, se bo električno polje porazdelilo po relativno veliki površini plošče, tako da se impedanca medplastnih plasti zmanjša in povratni tok lahko teče nazaj v zgornjo plast. V tem primeru lahko polje, ki ga ustvari ta signal, moti polje signala bližnje spreminjajoče se plasti. To sploh ni tisto, kar smo si želeli. Žal so na 4-plastni plošči debeline 0,062 palca plasti daleč narazen (vsaj 0,020 palca) in je medplastna kapacitivnost majhna. Posledično pride do zgoraj opisane interference električnega polja. To morda ne bo povzročilo težav z integriteto signala, bo pa zagotovo ustvarilo več elektromagnetnih motenj. Zato se pri uporabi kaskade izogibamo menjavi plasti, zlasti pri visokofrekvenčnih signalih, kot so ure.
Običajna praksa je, da se v bližini prehodne odprtine doda ločilni kondenzator, da se zmanjša impedanca povratnega toka, kot je prikazano na spodnji sliki. Vendar pa ta ločilni kondenzator ni učinkovit za VHF signale zaradi nizke lastne resonančne frekvence. Pri izmeničnih signalih s frekvencami višjimi od 200–300 MHz se ne moremo zanašati na ločilne kondenzatorje za ustvarjanje povratne poti z nizko impedanco. Zato potrebujemo ločilni kondenzator (za frekvence pod 200–300 MHz) in relativno velik vmesni kondenzator za višje frekvence.
novice15
Tej težavi se je mogoče izogniti, če ne spreminjamo plasti ključnega signala. Vendar pa majhna medploščna kapacitivnost štirislojne plošče vodi do druge resne težave: prenosa moči. Digitalni integrirani vezji za uro običajno zahtevajo velike prehodne napajalne tokove. Ko se čas naraščanja/padanja izhoda integriranega vezja zmanjšuje, moramo energijo dovajati z večjo hitrostjo. Da bi zagotovili vir naboja, običajno namestimo ločilne kondenzatorje zelo blizu vsakega logičnega integriranega vezja. Vendar pa obstaja težava: ko presežemo lastne resonančne frekvence, ločilni kondenzatorji ne morejo učinkovito shranjevati in prenašati energije, ker se pri teh frekvencah kondenzator obnaša kot induktor.
Ker ima večina današnjih integriranih vezij hitre čase vzpona/padca (približno 500 ps), potrebujemo dodatno ločilno strukturo z višjo lastno resonančno frekvenco kot frekvenca ločilnega kondenzatorja. Medplastna kapacitivnost tiskanega vezja je lahko učinkovita ločilna struktura, če so plasti dovolj blizu druga drugi, da zagotavljajo zadostno kapacitivnost. Zato poleg pogosto uporabljenih ločilnih kondenzatorjev raje uporabljamo tesno razporejene napajalne in ozemljitvene plasti za zagotavljanje prehodne moči digitalnim integriranim vezjem.
Upoštevajte, da zaradi običajnega postopka izdelave tiskanih vezij običajno nimamo tankih izolatorjev med drugo in tretjo plastjo štirislojne plošče. Štirislojna plošča s tankimi izolatorji med drugo in tretjo plastjo lahko stane veliko več kot običajna štirislojna plošča.