Slabosti tradicionalnega štirislojnega zlaganja PCB

Če kapacitivnost vmesnega sloja ni dovolj velika, bo električno polje porazdeljeno na relativno veliko površino plošče, tako da se impedanca vmesnega sloja zmanjša in povratni tok lahko teče nazaj v zgornji sloj.V tem primeru lahko polje, ki ga ustvari ta signal, moti polje signala bližnje spreminjajoče se plasti.To sploh ni tisto, kar smo upali.Na žalost so na 4-slojni plošči velikosti 0,062 palca plasti daleč narazen in vmesna kapacitivnost je majhna
Ko se napeljava spremeni iz plasti 1 v plast 4 ali obratno, bo ta težava prikazana na sliki.
novice13
Diagram kaže, da ko signal sledi od plasti 1 do plasti 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 vmesno kapacitivnost, ki obstaja med ozemljitveno plastjo in močnostno plastjo.Vendar pa je zaradi pomanjkanja neposredne prevodne povezave za povratni tok povratna pot prekinjena in to prekinitev si lahko predstavljamo kot impedanco med ravninami, prikazanimi na spodnji sliki
novice14
Če kapacitivnost vmesnega sloja ni dovolj velika, bo električno polje porazdeljeno na relativno veliko površino plošče, tako da se impedanca vmesnega sloja zmanjša in povratni tok lahko teče nazaj v zgornji sloj.V tem primeru lahko polje, ki ga ustvari ta signal, moti polje signala bližnje spreminjajoče se plasti.To sploh ni tisto, kar smo upali.Na žalost so na 4-slojni plošči velikosti 0,062 palca plasti daleč narazen (vsaj 0,020 palca), vmesna kapacitivnost pa je majhna.Posledično pride do zgoraj opisanih motenj električnega polja.To morda ne bo povzročilo težav s celovitostjo signala, bo pa zagotovo ustvarilo več EMI.Zato se pri uporabi kaskade izogibamo spreminjanju plasti, še posebej pri visokofrekvenčnih signalih, kot so ure.
Običajna praksa je, da dodate ločilni kondenzator blizu prehodne odprtine, da zmanjšate impedanco povratnega toka, kot je prikazano na spodnji sliki.Vendar pa je ta ločilni kondenzator neučinkovit za VHF signale zaradi svoje nizke lastne resonančne frekvence.Za AC signale s frekvencami, višjimi od 200-300 MHz, se ne moremo zanesti na ločilne kondenzatorje, da bi ustvarili povratno pot z nizko impedanco.Zato potrebujemo ločilni kondenzator (za pod 200-300 MHz) in razmeroma velik interboard kondenzator za višje frekvence.
novice15
Tej težavi se lahko izognete tako, da ne spremenite plasti signala ključa.Vendar pa majhna interboard kapacitivnost štirislojne plošče vodi do druge resne težave: prenosa moči.Digitalne ure običajno zahtevajo velike prehodne napajalne tokove.Ker se čas vzpona/padca izhoda IC zmanjšuje, moramo energijo dovajati z višjo hitrostjo.Da zagotovimo vir naboja, običajno postavimo ločilne kondenzatorje zelo blizu vsakega logičnega IC.Vendar pa obstaja težava: ko presežemo samoresonančne frekvence, ločilni kondenzatorji ne morejo učinkovito shranjevati in prenašati energije, ker bo pri teh frekvencah kondenzator deloval kot induktor.
Ker ima večina današnjih ic hitre čase vzpona/padca (približno 500 ps), potrebujemo dodatno ločilno strukturo z višjo samoresonančno frekvenco kot pri ločilnem kondenzatorju.Vmesna kapacitivnost vezja je lahko učinkovita ločevalna struktura, pod pogojem, da so plasti dovolj blizu druga drugi, da zagotavljajo zadostno kapacitivnost.Zato poleg običajno uporabljenih ločilnih kondenzatorjev raje uporabljamo tesno razmaknjene napajalne plasti in ozemljitvene plasti, da zagotovimo prehodno napajanje digitalnih iks.
Upoštevajte, da zaradi običajnega postopka izdelave tiskanega vezja 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.