Berita PCB - Kapensiensi parasitik dan induktan vias

Kapensiensi parasitik dan induktan vias

Melalui dirinya sendiri mempunyai kapasitas parasit tersesat. Jika diketahui bahawa diameter topeng solder pada lapisan tanah melalui adalah D2, diameter pad melalui adalah D1, tebal papan PCB adalah T, dan konstan dielektrik substrat papan adalah ε, maka kapasitas parasit melalui adalah kira-kira seperti ini:

C=1.41εTD1/(D2-D1)

Kesan utama kapasitas parasit melalui litar adalah untuk memperpanjang masa naik isyarat dan mengurangkan kelajuan litar. Contohnya, untuk PCB dengan tebal 50Mil, jika diameter pad melalui ialah 20Mil (diameter lubang ialah 10Mil), dan diameter topeng askar ialah 40Mil, maka kita boleh kira-kira lubang melalui formula di atas Kapensiti parasit adalah kira-kira:

C=1.41x4.4x0.050x0.020/(0.040-0.020)=0.31pF

Jumlah perubahan masa naik disebabkan oleh bahagian ini kapasitasi adalah kira-kira:

T10-90=2.2C(Z0/2)=2.2x0.31x(50/2)=17.05ps

Dari nilai-nilai ini, ia boleh dilihat bahawa walaupun kesan keterlaluan meningkat disebabkan oleh kapasitasi parasit satu melalui tidak terlalu jelas, jika melalui digunakan berbilang kali dalam jejak untuk bertukar antara lapisan, vias berbilang akan digunakan. Design mesti dipertimbangkan dengan hati-hati. Dalam rancangan sebenar, kapasitas parasit boleh dikurangkan dengan meningkatkan jarak antara melalui dan kawasan tembaga (Anti-pad) atau mengurangkan diameter pad.

Kapensiensi parasit wujud dalam botol dan induksi parasit. Dalam rancangan sirkuit digital kelajuan tinggi, kerosakan disebabkan oleh induktan parasit vias sering lebih besar daripada kesan kapasitas parasit. Induktansi seri parasitik akan lemahkan kontribusi kondensator bypass dan lemahkan kesan penapisan seluruh sistem kuasa. Kita boleh guna formula empirik berikut untuk menghitung induksi parasit melalui:

L=5.08h[ln(4h/d)+1]

Di mana L merujuk kepada induktan laluan, h ialah panjang laluan, dan d ialah diameter lubang tengah. Ia boleh dilihat dari formula bahawa diameter melalui mempunyai pengaruh kecil pada induktan, dan panjang melalui mempunyai pengaruh terbesar pada induktan. Masih menggunakan contoh di atas, induktan melalui boleh dihitung sebagai:

L=5.08x0.050[ln(4x0.050/0.010)+1]=1.015nH

Jika masa naik isyarat adalah 1ns, maka kemudahan yang sama adalah: XL=ϣL/T10-90=3.19Ω. Pencegahan seperti ini tidak boleh lagi diabaikan apabila arus frekuensi tinggi berlalu. Perhatian istimewa patut diberikan kepada fakta bahawa kondensator bypass perlu melalui dua vias apabila menyambung pesawat kuasa dan pesawat tanah, sehingga induktan parasit vias akan meningkat secara eksponensial.

2. Bagaimana menggunakan kunci

Melalui analisis atas ciri-ciri parasit vias, kita boleh melihat bahawa dalam rekaan PCB kelajuan tinggi, tampaknya vias sederhana sering membawa kesan negatif besar kepada rekaan sirkuit PCB. Untuk mengurangi kesan negatif yang disebabkan oleh kesan parasit vias, perkara berikut boleh dilakukan dalam rancangan:

1. Mengingat kualiti biaya dan isyarat, pilih saiz yang masuk akal melalui saiz. Jika diperlukan, anda boleh pertimbangkan menggunakan saiz yang berbeza vias. Contohnya, untuk saluran kuasa atau tanah, and a boleh pertimbangkan menggunakan saiz yang lebih besar untuk mengurangi impedance, dan untuk jejak isyarat, anda boleh menggunakan saluran yang lebih kecil. Sudah tentu, sebagaimana saiz melalui menurun, biaya yang sepadan akan meningkat.

2. Dua formula yang dibincangkan di atas boleh dikatakan bahawa menggunakan PCB yang lebih tipis adalah bermanfaat untuk mengurangi dua parameter parasit melalui.

3. Cuba untuk tidak mengubah lapisan jejak isyarat pada papan PCB, iaitu, cuba untuk tidak menggunakan kunci yang tidak diperlukan.

4. Pin bekalan kuasa dan tanah seharusnya dibuang dekat, dan memimpin antara laluan dan pin seharusnya sebagai pendek yang mungkin. Pertimbangkan pengeboran pelbagai botol secara selari untuk mengurangi induksi yang sama.

5. Letakkan beberapa butang tanah dekat butang lapisan perubahan isyarat untuk menyediakan laluan kembalian terdekat untuk isyarat. Anda bahkan boleh meletakkan beberapa vial tanah yang berlebihan pada PCB.

6. Untuk papan PCB kelajuan tinggi, anda boleh pertimbangkan menggunakan vial mikro.