Efeito do PCB Circuit Board Vias de transmissão de sinal

Vias são um dos componentes importantes de PCB multicamada. O custo de perfuração normalmente responde por 30% a 40% dos custos de fabricação de PCB. Simplificando, cada buraco no PCB pode ser chamado de uma via.

Primeiro:parasitáriaCapacitance deVia

A via em si tem uma capacitância parasita para a terra. Se o diâmetro do furo de isolamento da via sobre a camada de base é conhecida por ser D2, o diâmetro da via almofada é D1, e a espessura da placa de circuito impresso é T, e a constante dieléctrica do substrato placa éε, A capacitância parasitária do furo de passagem é aproximadamente: C=1,41εTD1 / (D2-D1).

O principal efeito da capacitância parasita da via no circuito é estender o tempo de subida do sinal e reduzir a velocidade do circuito. Por exemplo, para um PCB com uma espessura de 50mil, se uma via com um diâmetro interno de 10mil e um diâmetro almofada de 20mil é usado, e a distância entre a almofada e a área de cobre de terra é 32Mil, então podemos aproximar o através através da fórmula acima: a capacitância parasita é aproximadamente:

C=1.41x4.4x0.050x0.020 / (0,032-0,020)=0.517pF.

O tempo de subida mudança causada por esta parte do condensador é: T10-90=2.2C (Z0 / 2)=2.2x0.517x (55 / 2)=31.28ps.

A partir destes valores, pode ser visto que, embora o efeito de retardar a subida atraso causado pela capacitância parasita de uma única via não é muito evidente. No entanto, se vias são usadas várias vezes para alternar entre as camadas, os designers ainda precisa considerar com cuidado.

segundo:TeleParasiticInductance doVia

Do mesmo modo, a capacitância parasitária e existem indutância na via. Na concepção dos circuitos digitais de alta velocidade, o dano causado pela indutância parasitária do furo de passagem é geralmente maior do que o efeito da capacitância parasita. Sua série indutância parasitária vai enfraquecer o papel de capacitores de bypass e enfraquecer o efeito de filtragem de todo o sistema de energia. Podemos usar a seguinte fórmula para calcular simplesmente a indutância parasitária aproximada da via: L=5.08h [ln (4h / d) 1]. Onde L é a indutância da via, h é o comprimento da via, e d é o diâmetro do centro. Pode ser visto a partir da fórmula que o diâmetro da via tem pouco efeito sobre a indutância, enquanto que o comprimento da via tem a maior influência sobre a indutância. Ainda usando o exemplo acima, a indutância da via pode ser calculado como: G=5.08x0.050 [ln (4x0.050 / 0,010) 1]=1.015nH. Se o tempo de subida do sinal é 1 ns, a impedância equivalente é: XL=πL / T10-90=3.19Ω. Este tipo de indutância não pode mais ser ignorado quando passar correntes de alta frequência. É importante notar que as necessidades de inserção de condensadores a passar através de duas vias quando se liga a camada de potência e a camada de solo, de modo que a indutância parasitária das vias vai multiplicar.

Terceiro:projeto Via em PCB de alta velocidade

Através da análise acima das características parasitárias de vias, podemos ver que em design de PCB de alta velocidade, as vias aparentemente simples geralmente também trazer um grande impacto negativo sobre o desenho do circuito. A fim de reduzir os efeitos adversos causados ​​pelos efeitos parasitas de vias, no design, você pode fazer tanto quanto possível:

1. Considerando a qualidade de custos e de sinal, escolha uma via de tamanho razoável. Por exemplo, para o projeto da memória 6-10 camada module PCB, é melhor usar 10 / 20mil vias (perfurados buracos / pad). Para alguns de alta densidade pequenas placas de tamanho, você também pode tentar usar 8 / 18Mil buraco. Sob as condições técnicas atuais, é difícil de usar através de buracos de um tamanho menor. Para vias para alimentação ou solo, considere o uso de tamanhos maiores para reduzir a impedância.

2. As duas fórmulas discutidas acima pode-se concluir que a utilização de finas placas de circuito impresso é benéfica para reduzir os dois parâmetros parasitas de vias.

3. A fonte de alimentação e pino terra devem ser perfurados no orifício mais próximo. A ligação entre o furo e o pino deve ser tão curto quanto possível, porque eles aumentam a indutância. Os condutores de alimentação e de terra devem ser tão espessa quanto possível para reduzir a impedância.

4. Os traços de sinal no PCB não deve mudar as camadas quanto possível, isto é, não tente usar vias desnecessários.

5. vias Colocar um pouco fundamentadas perto das vias de passagem de sinal para fornecer o loop mais próximo para o sinal. Você pode até mesmo colocar um monte de vias terrestres extras no PCB.

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