Mga disadvantages ng tradisyonal na four-layer stacking ng PCB

Kung ang interlayer capacitance ay hindi sapat na malaki, ang electric field ay ipapamahagi sa isang medyo malaking lugar ng board, upang ang interlayer impedance ay nabawasan at ang return current ay maaaring dumaloy pabalik sa tuktok na layer.Sa kasong ito, ang field na nabuo ng signal na ito ay maaaring makagambala sa field ng kalapit na pagbabago ng signal ng layer.Hindi ito ang inaasahan natin.Sa kasamaang palad, sa isang 4-layer board na 0.062 pulgada, ang mga layer ay magkalayo at maliit ang interlayer capacitance
Kapag ang mga kable ay nagbago mula sa layer 1 hanggang Layer 4 o vice versa, pagkatapos ay mangunguna ang problemang ito na ipinapakita bilang larawan
balita13
Ang diagram ay nagpapakita na kapag ang signal ay sumusubaybay mula sa layer 1 hanggang layer 4 (pulang linya), ang return current ay dapat ding magpalit ng eroplano (asul na linya).Kung ang dalas ng signal ay sapat na mataas at ang mga eroplano ay magkakalapit, ang pabalik na kasalukuyang ay maaaring dumaloy sa interlayer capacitance na umiiral sa pagitan ng ground layer at ng power layer.Gayunpaman, dahil sa kakulangan ng direktang kondaktibong koneksyon para sa pagbabalik ng kasalukuyang, ang landas ng pagbabalik ay nagambala, at maaari nating isipin ang pagkaantala na ito bilang isang impedance sa pagitan ng mga eroplano na ipinapakita sa larawan sa ibaba.
balita14
Kung ang interlayer capacitance ay hindi sapat na malaki, ang electric field ay ipapamahagi sa isang medyo malaking lugar ng board, upang ang interlayer impedance ay nabawasan at ang return current ay maaaring dumaloy pabalik sa tuktok na layer.Sa kasong ito, ang field na nabuo ng signal na ito ay maaaring makagambala sa field ng kalapit na pagbabago ng signal ng layer.Hindi ito ang inaasahan natin.Sa kasamaang palad, sa isang 4-layer na board na 0.062 pulgada, ang mga layer ay magkalayo (hindi bababa sa 0.020 pulgada), at ang interlayer capacitance ay maliit.Bilang resulta, nangyayari ang interference ng electric field na inilarawan sa itaas.Maaaring hindi ito magdulot ng mga isyu sa integridad ng signal, ngunit tiyak na lilikha ito ng higit pang EMI.Ito ang dahilan kung bakit, kapag gumagamit ng cascade, iniiwasan namin ang pagbabago ng mga layer, lalo na para sa mga signal na may mataas na frequency gaya ng mga orasan.
Karaniwang kasanayan ang magdagdag ng decoupling capacitor malapit sa transition pass hole upang mabawasan ang impedance na nararanasan ng return current na ipinapakita tulad ng larawan sa ibaba.Gayunpaman, ang decoupling capacitor na ito ay hindi epektibo para sa mga signal ng VHF dahil sa mababang frequency ng self-resonant nito.Para sa mga signal ng AC na may mga frequency na mas mataas sa 200-300 MHz, hindi tayo maaaring umasa sa mga decoupling capacitor upang lumikha ng isang low-impedance return path.Samakatuwid, kailangan namin ng decoupling capacitor (para sa ibaba 200-300 MHz) at isang medyo malaking interboard capacitor para sa mas mataas na frequency.
balita15
Ang problemang ito ay maiiwasan sa pamamagitan ng hindi pagpapalit ng layer ng key signal.Gayunpaman, ang maliit na interboard capacitance ng four-layer board ay humahantong sa isa pang seryosong problema: power transmission.Ang mga digital ics ng orasan ay karaniwang nangangailangan ng malalaking transient power supply currents.Habang bumababa ang oras ng pagtaas/pagbagsak ng output ng IC, kailangan nating maghatid ng enerhiya sa mas mataas na rate.Para makapagbigay ng source ng singil, karaniwan naming inilalagay ang mga decoupling capacitor na napakalapit sa bawat logic IC.Gayunpaman, mayroong isang problema: kapag lumampas tayo sa mga frequency ng self-resonant, ang mga decoupling capacitor ay hindi maaaring mahusay na mag-imbak at maglipat ng enerhiya, dahil sa mga frequency na ito ang kapasitor ay kumikilos tulad ng isang inductor.
Dahil ang karamihan sa mga ics ngayon ay may mabilis na pagtaas/pagbagsak ng mga oras (mga 500 ps), kailangan namin ng karagdagang istraktura ng decoupling na may mas mataas na frequency ng self-resonant kaysa sa decoupling capacitor.Ang interlayer capacitance ng isang circuit board ay maaaring maging isang epektibong decoupling na istraktura, sa kondisyon na ang mga layer ay sapat na malapit sa isa't isa upang magbigay ng sapat na kapasidad.Samakatuwid, bilang karagdagan sa mga karaniwang ginagamit na decoupling capacitor, mas gusto naming gumamit ng malapit na pagitan ng mga layer ng kapangyarihan at mga layer ng lupa upang magbigay ng transient power sa mga digital ics.
Pakitandaan na dahil sa karaniwang proseso ng pagmamanupaktura ng circuit board, kadalasan ay wala kaming mga manipis na insulator sa pagitan ng pangalawa at pangatlong layer ng four-layer board.Ang isang four-layer board na may manipis na insulator sa pagitan ng ikalawa at ikatlong layer ay maaaring mas mahal kaysa sa isang conventional four-layer board.