Cynhwysedd Parasitig ac Anwythiad Parasitig o Via

1. Trwy

Mae vias yn un o gydrannau pwysig PCBs amlhaenog, ac mae cost drilio fel arfer yn cyfrif am 30 y cant i 40 y cant o gost gweithgynhyrchu PCB. Yn syml, gellir galw pob twll ar y PCB yn via. O safbwynt swyddogaeth, gellir rhannu vias yn ddau gategori: defnyddir un ar gyfer cysylltiad trydanol rhwng haenau; defnyddir y llall ar gyfer gosod neu leoli dyfeisiau. O ran proses, mae'r trwynau hyn yn gyffredinol wedi'u rhannu'n dri chategori, sef trwythau dall, trwythau wedi'u claddu a thrwy gyfrwng. Mae tyllau dall wedi'u lleoli ar arwynebau uchaf a gwaelod y bwrdd cylched printiedig ac mae ganddynt ddyfnder penodol ar gyfer y cysylltiad rhwng y gylched arwyneb a'r gylched fewnol waelodol. Fel arfer nid yw dyfnder y twll yn fwy na chymhareb benodol (agorfa). Mae tyllau claddu yn cyfeirio at dyllau cysylltiad sydd wedi'u lleoli yn haen fewnol y bwrdd cylched printiedig, nad ydynt yn ymestyn i wyneb y bwrdd cylched. Mae'r ddau fath uchod o dyllau wedi'u lleoli yn haen fewnol y bwrdd cylched. Cyn lamineiddio, defnyddir y broses ffurfio twll trwodd i'w chwblhau, a gellir gorgyffwrdd â sawl haen fewnol wrth ffurfio'r twll trwodd. Gelwir y trydydd math yn dwll trwodd, sy'n mynd trwy'r bwrdd cylched cyfan a gellir ei ddefnyddio i wireddu rhyng-gysylltiad mewnol neu fel twll lleoli mowntio ar gyfer cydrannau. Gan fod y twll trwodd yn haws i'w wireddu yn y broses a bod y gost yn is, mae'r rhan fwyaf o fyrddau cylched printiedig yn ei ddefnyddio yn lle'r ddau fath arall o vias. Mae'r vias a grybwyllir isod, oni nodir yn wahanol, yn cael eu hystyried fel vias. O safbwynt dylunio, mae via yn cynnwys dwy ran yn bennaf, un yw'r twll drilio yn y canol, a'r llall yw ardal y pad o amgylch y twll drilio, fel y dangosir yn y ffigur isod. Mae maint y ddwy ran hyn yn pennu maint y via. Yn amlwg, mewn dyluniad PCB cyflym, dwysedd uchel, mae'r dylunydd bob amser yn gobeithio mai'r lleiaf yw'r twll trwodd, y gorau, fel y gellir gadael mwy o le gwifrau ar y bwrdd. Yn ogystal, y lleiaf yw'r twll trwodd, y lleiaf yw'r cynhwysedd parasitig ei hun. Po leiaf ydyw, y mwyaf addas ydyw ar gyfer cylchedau cyflym. Fodd bynnag, mae'r gostyngiad ym maint y twll hefyd yn arwain at gynnydd yn y gost, ac ni ellir lleihau maint y twll trwodd am gyfnod amhenodol. Mae'n gyfyngedig gan dechnoleg drilio a phlatio: po leiaf yw'r twll, yr hawsaf yw drilio Po hiraf y mae'r twll yn ei gymryd, yr hawsaf yw gwyro o safle'r ganolfan; a phan fydd dyfnder y twll yn fwy na 6 gwaith diamedr y twll wedi'i ddrilio, mae'n amhosibl sicrhau y gellir platio wal y twll yn gyfartal â chopr. Er enghraifft, mae trwch (dyfnder twll trwodd) bwrdd PCB haen 6- arferol tua 50Mil, felly mae'r diamedr drilio y gall gweithgynhyrchwyr PCB ei ddarparu mor fach ag 8Mil.

Yn ail, mae capacitance parasitig y via

Mae gan y twll ei hun gynhwysedd parasitig i'r ddaear. Os yw'n hysbys bod diamedr y twll ynysu ar yr haen ddaear yn D2, diamedr y pad trwy gyfrwng yw D1, trwch y bwrdd PCB yw T, a chysondeb dielectrig y swbstrad bwrdd yw ε, y cynhwysedd parasitig o'r twll via yn fras yw: C=1.41εTD1/(D2-D1) Prif effaith cynhwysedd parasitig y twll via ar y gylched yw ymestyn amser codiad y signal a lleihau cyflymder y gylched. Er enghraifft, ar gyfer bwrdd PCB gyda thrwch o 50Mil, os defnyddir twll via gyda diamedr mewnol o 10Mil a diamedr pad o 20Mil, a'r pellter rhwng y pad a'r arwynebedd copr daear yw 32Mil, yna gallwn frasamcanu'r twll trwy'r fformiwla uchod. }}50x0.020/(0.032-0.020)=0.517pF, a'r amrywiad amser codi a achosir gan y rhan hon o gynhwysedd yw: T10-90=2.2C(Z0/2 )=2.2 x0.517x(55/2)=31.28ps. O'r gwerthoedd hyn, gellir gweld, er nad yw effaith arafu'r oedi cynyddol a achosir gan gynhwysedd parasitig un via yn amlwg, os defnyddir y via sawl gwaith yn y gwifrau i newid rhwng haenau, mae angen i'r dylunydd o hyd. ei ystyried yn ofalus.

3. anwythiad parasitig o vias

Yn yr un modd, mae inductance parasitig yn ogystal â capacitance parasitig yn y twll drwy. Wrth ddylunio cylchedau digidol cyflym, mae'r niwed a achosir gan anwythiad parasitig y twll trwodd yn aml yn fwy na dylanwad y cynhwysedd parasitig. Bydd ei inductance cyfres parasitig yn gwanhau cyfraniad y cynhwysydd ffordd osgoi ac yn gwanhau effaith hidlo'r system bŵer gyfan. Gallwn ddefnyddio'r fformiwla ganlynol yn syml i gyfrifo anwythiad parasitig bras trwy: () - Canllawiau Dylunio PCB - Ynghylch Vias lle mae L yn cyfeirio at anwythiad y via, h yw hyd y via, a d yw diamedr y via. y twll drilio canol. Gellir gweld o'r fformiwla nad oes gan ddiamedr y twll trwodd fawr o ddylanwad ar yr anwythiad, ond mae hyd y twll trwodd yn cael dylanwad mawr ar yr anwythiad. Gan ddefnyddio'r enghraifft uchod o hyd, gellir cyfrifo anwythiad y via fel: L=5.08x0.050[ln(4x0.050/0.010) 1]=1.015nH. Os yw amser codiad y signal yn 1ns, yna ei rwystr cyfatebol yw: XL=πL/T10-90=3}.19Ω. Ni ellir anwybyddu rhwystriant o'r fath mwyach pan fydd cerrynt amledd uchel yn mynd trwodd. Yn benodol, dylid nodi bod angen i'r cynhwysydd ffordd osgoi basio trwy ddwy ffordd wrth gysylltu'r haen bŵer a'r haen ddaear, fel y bydd inductance parasitig y vias yn dyblu. 4. Trwy ddylunio mewn PCB cyflym Trwy'r dadansoddiad uchod o nodweddion parasitig vias, gallwn weld, mewn dylunio PCB cyflym, bod vias sy'n ymddangos yn syml yn aml yn dod ag effeithiau negyddol mawr i ddyluniad cylched. effaith.

Er mwyn lleihau'r effeithiau andwyol a ddaw yn sgil effeithiau parasitig vias, gallwn wneud ein gorau yn y dyluniad:

1. Gan ystyried y ddau gost ac ansawdd y signal, dewiswch maint twll rhesymol drwy. Er enghraifft, ar gyfer 6-10 haenau o ddyluniad PCB modiwl cof, mae'n well defnyddio vias 10/20Mil (drilio / pad). Ar gyfer rhai byrddau dwysedd uchel a maint bach, gallwch hefyd geisio defnyddio vias 8/18Mil. twll. O dan yr amodau technegol presennol, mae'n anodd defnyddio vias maint llai. Ar gyfer vias pŵer neu ddaear, ystyriwch ddefnyddio maint mwy i leihau rhwystriant.

2. O'r ddwy fformiwla a drafodwyd uchod, gellir dod i'r casgliad bod defnyddio bwrdd PCB teneuach yn fuddiol i leihau dau baramedr parasitig y via.

3. Ceisiwch beidio â newid haen yr olion signal ar y PCB, hynny yw, ceisiwch beidio â defnyddio vias diangen.

4. Dylid drilio pinnau'r cyflenwad pŵer a'r ddaear trwy dyllau gerllaw. Y byrraf yw'r gwifrau rhwng y tyllau trwodd a'r pinnau, y gorau, oherwydd byddant yn cynyddu'r anwythiad. Ar yr un pryd, dylai gwifrau pŵer a daear fod mor drwchus â phosibl i leihau rhwystriant.

5. Rhowch rai vias daear ger y vias lle mae'r signal yn newid haenau i ddarparu dolen agos ar gyfer y signal. Mae hyd yn oed yn bosibl gosod nifer fawr o vias tir segur ar y PCB. Wrth gwrs, mae angen hyblygrwydd mewn dylunio. Y model trwy a drafodwyd uchod yw'r achos lle mae gan bob haen bad, ac weithiau, gallwn leihau neu hyd yn oed dynnu padiau rhai haenau. Yn enwedig yn achos dwysedd twll trwy gyfrwng mawr iawn, gall achosi slot wedi'i dorri sy'n ynysu'r ddolen ar yr haen gopr. I ddatrys y broblem hon, yn ogystal â symud lleoliad y via, gallwn hefyd ystyried gosod y via ar yr haen gopr. Mae maint y pad yn cael ei leihau.