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Condensadores parasitarios e inductores a través del agujero

El agujero en sí tiene condensadores parasitarios. Si se sabe que el diámetro de la máscara de soldadura en la formación de contacto a través del agujero es d2, el diámetro de la almohadilla a través del agujero es d1, el espesor de la placa de PCB es T y la constante dieléctrica del sustrato de la placa es isla, la capacidad parasitaria a través del agujero es aproximadamente la siguiente:

C = 1,41 isla td1 / (d2 - d1)

El principal impacto de los condensadores parasitarios a través del agujero en el circuito es prolongar el tiempo de subida de la señal y reducir la velocidad del circuito. Por ejemplo, para un PCB de 50 milímetros de espesor, si el diámetro de la almohadilla a través del agujero es de 20 milímetros (el diámetro del agujero es de 10 milímetros) y el diámetro de la película de soldadura de bloqueo es de 40 milímetros, entonces podemos aproximar el a través del agujero a través de la fórmula anterior. la capacidad parasitaria es aproximadamente:

C = 141x4.4x0.050x0.020 / (0040 - 0020) = 031pf

La cantidad de cambio en el tiempo de subida causado por esta parte de la capacidad es aproximadamente:

T10 - 90 = 2,2c (z0 / 2) = 2,2x0,31x (50 / 2) = 17,05ps

A partir de estos valores, se puede ver que, aunque el efecto del retraso en el aumento causado por la capacidad parasitaria de un solo agujero no es obvio, se utilizan varios agujeros si se utilizan varios agujeros en el rastro para cambiar entre capas. El diseño debe considerarse cuidadosamente. En el diseño real, la capacidad parasitaria se puede reducir aumentando la distancia entre el agujero y la zona de cobre (almohadilla inversa) o reduciendo el diámetro de la almohadilla.

Hay condensadores parasitarios e inductores parasitarios en el agujero. En el diseño de circuitos digitales de alta velocidad, el daño causado por la inducción parasitaria a través del agujero es a menudo mayor que el impacto de los condensadores parasitarios. Su inductor de serie parasitario debilitará la contribución del condensadores de derivación y debilitará el efecto de filtrado de todo el sistema eléctrico. Podemos usar las siguientes fórmulas empíricas para calcular simplemente la inducción parasitaria a través del agujero:

L = 5,08h [ln (4h / d) + 1]

Entre ellos, l Representa la inducción del agujero, h Representa la longitud del agujero y d Representa el diámetro del agujero central. A partir de la fórmula, se puede ver que el diámetro del agujero tiene un menor impacto en la inducción, mientras que la longitud del agujero tiene el mayor impacto en la inducción. Utilizando aún el ejemplo anterior, la inducción a través del agujero se puede calcular como:

L = 508x0050 [ln (4x0050 / 0010) + 1] = 1015nh

Si el tiempo de subida de la señal es de 1ns, su resistencia equivalente es: XL = Íl / T10 - 90 = 3,19. Esta resistencia ya no se puede ignorar cuando pasa la corriente de alta frecuencia. hay que tener especial cuidado al conectar el plano de la fuente de alimentación y el plano de puesta a tierra, los condensadores de derivación deben pasar por dos agujeros, de modo que la inducción parasitaria del agujero aumente exponencialmente.

2. cómo usar el agujero

A través del análisis anterior de las características parasitarias de los agujeros, podemos ver que en el diseño de PCB de alta velocidad, los agujeros aparentemente simples a menudo tienen un gran impacto negativo en el diseño de circuitos de pcb. Para reducir los efectos adversos causados por los efectos parasitarios del agujero, se pueden realizar las siguientes operaciones en el diseño:

1. teniendo en cuenta el costo y la calidad de la señal, elija un tamaño razonable a través del tamaño. Si es necesario, se puede considerar el uso de diferentes tamaños de orificios. Por ejemplo, para las fuentes de alimentación o los agujeros de tierra, se puede considerar el uso de tamaños más grandes para reducir la resistencia, y para los rastros de señal, se pueden usar agujeros más pequeños. Por supuesto, a medida que el tamaño del agujero disminuye, el costo correspondiente también aumentará.

2. las dos fórmulas discutidas anteriormente pueden concluir que el uso de PCB más delgados favorece la reducción de dos parámetros parasitarios a través del agujero.

3. trate de no cambiar el número de capas de rastros de señal en el tablero de pcb, es decir, trate de no usar agujeros innecesarios.

4. los pines de la fuente de alimentación y el suelo deben perforarse cerca, y los cables entre los agujeros y los pines deben ser lo más cortos posible. Se considera perforar varios agujeros en paralelo para reducir la inducción equivalente.

5. coloque algunos agujeros a través de tierra cerca de los agujeros a través de la capa de cambio de señal para proporcionar la ruta de retorno más cercana a la señal. Incluso puede colocar algunos agujeros de tierra redundantes en el pcb.

6. para las placas de PCB de alta densidad y alta velocidad, se puede considerar el uso de microporos.