Vias PCB -6 Razões pelas quais as Vias de PCB de alta frequência não são boas

As vias PCB podem afetar a integridade do sinal

Em condições normais, você deseja rotear a mensagem para que a corrente de retorno passe pelo plano de aterramento, que está localizado diretamente abaixo da linha, idealmente. É também o que acontece em uma linha de transmissão controlada por impedância balanceada. No entanto, se um PCB Vias estiver no caminho, a corrente de retorno deve encontrar o próprio caminho de transição. Ele precisará cruzar camadas e ir para a área com as vias PCB aterradas mais próximas.

Portanto, se a corrente de retorno cobrir qualquer distância extra, ela atrasa o sinal de alta frequência. É devido à criação de um loop indutivo devido a vias PCB adicionais . Não é só isso; e você também pode acumular sinais indesejados ao longo desta rota.

Além disso, as vias PCB também degradam a integridade do sinal devido aos longos atrasos e aos períodos significativos de subida e descida. Você pode estudar os parâmetros S para avaliar o efeito das vias na integridade do sinal. Eles refletem as propriedades de todos os componentes do canal, incluindo falha, atenuação e reflexão, etc.

Para melhorar a integridade do sinal, mantenha seu PCB via contagem em um número baixo no caso de sinais de alta frequência. Você obterá um tempo de subida rápido e um atraso de tempo menor. Se você adicionar vias PCB menores, elas podem dar um atraso menor, mas não afetarão significativamente o tempo de subida. Por último, você também pode garantir a diminuição do comprimento das vias PCB. Isso também levará a um tempo de subida rápido e menos atraso de tempo.

Vias PCB para evitar sinal de alta frequência

As vias PCB funcionam de forma semelhante aos drenos de emergência:a água deve fluir através de um caminho cilíndrico ao redor do plugue de uma superfície plana. A água não pode se teletransportar para o esgoto porque o ralo é resistente ao mar. As vias PCB conduzem a corrente para um caminho em forma de anel a partir de uma trilha plana de cobre.

A conexão da pia aqui é o núcleo do gás não condutor, o ar. A partir de agora, você está forçando a corrente a fluir através do anel metálico ao redor do buraco. A Via PCB recusa o fluxo de corrente e se comporta como uma indutância parasita, o que afeta o desempenho do sinal de alta frequência.

A espessura do revestimento nas vias do PCB também é rasa, o que proporciona uma grande resistência. Portanto, essa propriedade também não permite que ele carregue muita corrente. Você precisaria de vários deles para lidar com o alto fluxo.

Esta corrente pode estar fluindo de um lado de uma placa para o outro. Também desperdiçaria espaço.

No lado positivo, você também pode encontrar PCB através de calculadoras online. Se você adicionar o tamanho das vias PCB que planeja usar, as calculadoras online verão sua resistência total. Você também pode conhecer sua capacidade de carga atual e alguns outros parâmetros.

As vias de PCB de alta frequência exigem testes e projetos especiais

Se você continuar adicionando Vias de PCB em seu projeto de PCB, também estará criando problemas para o fabricante de PCB. O controle de processo que os fabricantes de PCB usam para fabricar PCBs básicos não é apropriado para o controle de qualidade do processo de galvanização de vias de PCB.

Em outras palavras, você não pode prever com precisão as vias PCB para sinais de alta frequência. Não é possível sem controles rigorosos na fase de desenvolvimento. Requer tempo de projeto e testes adicionais para um trabalho eficiente de PCBs de alta frequência na montagem final.

Os fabricantes de PCB também usam máquinas de perfuração automatizadas, o que aumenta o custo de fabricação de suas vias de PCB. Embora você não possa vê-lo diretamente na conta, recomendamos que você mantenha o traço de cobre na mesma camada no caso de sinais de alta frequência.

Vias de PCB levam a incompatibilidade de impedância

Mais Via de PCB para sinais de alta frequência também causará incompatibilidade de impedância. Esta descontinuidade de impedância resulta ainda em reflexões. Você pode imaginar um cabo como uma fibra óptica que substitui a luz por elétrons. Quando tudo está bom e suave, a luz entra de um lado e sai do outro em um cabo de fibra óptica.

No entanto, se houver uma ruptura no fio ou parte do cabo, você observará alguma luz refletida. Nos condutores acontece a mesma coisa, mas não conseguimos encontrá-la. Para evitar reflexões, é obrigatório que você obtenha a correspondência de impedância.

O casamento de impedância depende da distância para outros traços, largura do traço, etc. Uma via PCB é uma mudança de impedância porque a largura/distância e todos os outros parâmetros mudam repentinamente. Portanto, você obtém uma reflexão parcial, ou talvez alguma vibração RFI , ou outros distúrbios.

PCB Vias Aumentar o Tamanho do PCB

Outro problema principal com as vias PCB é que elas aumentam o tamanho da PCB. Eles são obrigados a cobrir um espaço significativo e, portanto, você precisará de um PCB maior para colocar todos os componentes. Tomemos um exemplo de uma placa PCB com três vias PCB com orifícios passantes. Ele permitirá que você coloque apenas quatro almofadas de cobre.

Mas se você alterar sua orientação substituindo uma via de passagem por uma via cega ou sem via de PCB, poderá colocar seis almofadas. O número de blocos pode aumentar se você adicionar mais vias de furo passante. Desta forma, você também pode colocar componentes BGA significativos. No entanto, no final, você está aumentando o tamanho do seu PCB de alta frequência e seu custo.

O tamanho do PCB também aumenta porque o PCB não pode suportar alta corrente. Se seus sinais de alta frequência acompanham altas correntes, você precisará de várias vias de PCB. Isso aumentará sua capacidade de carga atual, mas, ao mesmo tempo, o espaçamento de PCB também aumentará.

As Vias de PCB aumentam a indutância e a capacitância parasitas

As vias PCB têm indutância e capacitância parasitas, assim como um traço de PCB. Você pode calcular esses valores pelas seguintes fórmulas:

Capacitância:Cp =1,41*ε*t*dv/(DSM-DV)

Indutância:L=5,08*l * [ln(4*l/DV)+1]

Onde DSM é o diâmetro da máscara de solda, DV é o diâmetro da placa de circuito impresso, t é a espessura da placa de circuito impresso, PCB é a constante dielétrica relativa e l é o comprimento da placa de circuito impresso.

Essas indutâncias e capacitâncias adicionais degradam a integridade do sinal devido aos longos atrasos e aos períodos significativos de subida e descida. Pode não ser um problema se você estiver adicionando PCB através de designs de sinais de frequência mais baixa. Mas pode se tornar um problema crítico no projeto de placas de circuito impresso de alta frequência.

Você pode diminuir a capacitância parasita escolhendo um PCB com uma constante dielétrica menor. Ou você também pode optar por um PCB fino. Por fim, você pode garantir que o cobre se deposite longe da almofada, aumentando a área da máscara de solda. Além disso, se você quiser diminuir a indutância parasita, a escolha de um PCB fino fará isso. A indutância equivalente também reduz se você projetar via PCB paralela.

As Vias de PCB também podem levar a uma mudança na função degrau da impedância do traço de cobre. Uma queda de impedância padrão da via PCB é de cerca de 10%. Pode mudar dependendo da espessura do PCB, do PCB através do seu tamanho, etc.

Resumo

Em resumo, sugerimos que você evite utilizar vias PCB e ajustes de camada para evitar a distorção do sinal, se possível. Seria melhor não usar qualquer PCB via transmissão de clock de alta frequência. Livre-se de pads desnecessários em vias PCB sempre que possível porque esses pads constroem capacitância de placa paralela.

Se não for possível manter o PCB via contagem em zero, projete-os para obter indutância e capacitância mais baixas. Se a via do PCB for pequena, você obterá uma capacitância menor. Se eles tiverem um diâmetro grande e um comprimento curto, você obterá uma indutância menor. Também ajudaria se você também mantivesse o valor dos parâmetros parasitas baixo para evitar efeitos prejudiciais.

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