Disavantazhet e grumbullimit tradicional me katër shtresa të PCB-së

Nëse kapaciteti ndërmjet shtresave nuk është mjaftueshëm i madh, fusha elektrike do të shpërndahet në një sipërfaqe relativisht të madhe të pllakës, në mënyrë që impedanca ndërmjet shtresave të zvogëlohet dhe rryma e kthimit të mund të rrjedhë përsëri në shtresën e sipërme. Në këtë rast, fusha e gjeneruar nga ky sinjal mund të ndërhyjë me fushën e sinjalit të shtresës që ndryshon aty pranë. Kjo nuk është aspak ajo që kishim shpresuar. Fatkeqësisht, në një pllakë me 4 shtresa prej 0.062 inç, shtresat janë larg njëra-tjetrës dhe kapaciteti ndërmjet shtresave është i vogël.
Kur instalimet elektrike ndryshojnë nga shtresa 1 në shtresën 4 ose anasjelltas, atëherë do të shfaqet ky problem i treguar në figurë.
lajme13
Diagrami tregon se kur sinjali ndjek rrugën nga shtresa 1 në shtresën 4 (vija e kuqe), rryma e kthimit duhet të ndryshojë gjithashtu plan (vija blu). Nëse frekuenca e sinjalit është mjaft e lartë dhe planet janë afër njëri-tjetrit, rryma e kthimit mund të rrjedhë përmes kapacitetit ndërshtresor që ekziston midis shtresës së tokës dhe shtresës së energjisë. Megjithatë, për shkak të mungesës së një lidhjeje të drejtpërdrejtë përçuese për rrymën e kthimit, rruga e kthimit ndërpritet dhe ne mund ta mendojmë këtë ndërprerje si një impedancë midis planeve të treguara si në figurën më poshtë.
lajme14
Nëse kapaciteti ndërshtresor nuk është mjaftueshëm i madh, fusha elektrike do të shpërndahet në një sipërfaqe relativisht të madhe të pllakës, në mënyrë që impedanca ndërshtresore të zvogëlohet dhe rryma e kthimit të mund të rrjedhë përsëri në shtresën e sipërme. Në këtë rast, fusha e gjeneruar nga ky sinjal mund të ndërhyjë me fushën e sinjalit të shtresës që ndryshon aty pranë. Kjo nuk është aspak ajo që kishim shpresuar. Fatkeqësisht, në një pllakë me 4 shtresa prej 0.062 inç, shtresat janë shumë larg njëra-tjetrës (të paktën 0.020 inç), dhe kapaciteti ndërshtresor është i vogël. Si rezultat, ndodh ndërhyrja e fushës elektrike e përshkruar më sipër. Kjo mund të mos shkaktojë probleme me integritetin e sinjalit, por sigurisht që do të krijojë më shumë EMI. Kjo është arsyeja pse, kur përdorim kaskadën, ne shmangim ndryshimin e shtresave, veçanërisht për sinjalet me frekuencë të lartë siç janë orët.
Është praktikë e zakonshme të shtohet një kondensator shkëputës pranë vrimës së kalimit të tranzicionit për të zvogëluar impedancën e përjetuar nga rryma e kthimit e treguar si në figurën më poshtë. Megjithatë, ky kondensator shkëputës është joefektiv për sinjalet VHF për shkak të frekuencës së tij të ulët vetë-rezonante. Për sinjalet AC me frekuenca më të larta se 200-300 MHz, nuk mund të mbështetemi te kondensatorët shkëputës për të krijuar një rrugë kthimi me impedancë të ulët. Prandaj, na duhet një kondensator shkëputës (për frekuenca nën 200-300 MHz) dhe një kondensator relativisht i madh ndër-bordi për frekuenca më të larta.
lajme15
Ky problem mund të shmanget duke mos ndryshuar shtresën e sinjalit kyç. Megjithatë, kapaciteti i vogël ndër-pllakë i pllakës me katër shtresa çon në një problem tjetër serioz: transmetimin e energjisë. Qarqet grafike dixhitale të orës zakonisht kërkojnë rryma të mëdha kalimtare të furnizimit me energji. Ndërsa koha e ngritjes/rënies së daljes së qarkut të integruar zvogëlohet, ne duhet të furnizojmë energji me një shpejtësi më të lartë. Për të siguruar një burim ngarkese, ne zakonisht vendosim kondensatorë shkëputës shumë afër çdo qarku të integruar logjik. Megjithatë, ekziston një problem: kur shkojmë përtej frekuencave vetë-rezonante, kondensatorët shkëputës nuk mund të ruajnë dhe transferojnë në mënyrë efikase energji, sepse në këto frekuenca kondensatori do të veprojë si një induktor.
Meqenëse shumica e qarkut të integruar (IC) sot kanë kohë të shpejta ngritjeje/rënieje (rreth 500 ps), na duhet një strukturë shtesë shkëputëse me një frekuencë vetë-rezonante më të lartë se ajo e kondensatorit shkëputës. Kapaciteti ndërshtresor i një qarku të integruar mund të jetë një strukturë efektive shkëputëse, me kusht që shtresat të jenë mjaftueshëm afër njëra-tjetrës për të siguruar kapacitet të mjaftueshëm. Prandaj, përveç kondensatorëve shkëputës që përdoren zakonisht, ne preferojmë të përdorim shtresa fuqie dhe shtresa tokëzimi të vendosura afër për të siguruar fuqi kalimtare për qarkun e integruar dixhital.
Ju lutemi vini re se për shkak të procesit të zakonshëm të prodhimit të qarqeve, zakonisht nuk kemi izolatorë të hollë midis shtresës së dytë dhe të tretë të qarqeve me katër shtresa. Një qarqe me katër shtresa me izolatorë të hollë midis shtresave të dyta dhe të treta mund të kushtojë shumë më tepër sesa një qarqe konvencionale me katër shtresa.