Переходные отверстия для печатных плат -6 Причины, по которым переходные отверстия высокочастотных печатных плат не являются хорошими

Отверстия на плате могут повлиять на целостность сигнала

В нормальных условиях вы хотите направить сообщение так, чтобы обратный ток проходил через заземляющий слой, который в идеале расположен непосредственно под линией. То же самое происходит и в сбалансированной линии передачи с регулируемым импедансом. Однако, если переходные отверстия печатной платы встречаются на пути, обратный ток должен сам найти путь перехода. Ему нужно будет пересечь слои и перейти к области с ближайшими заземленными переходными отверстиями печатной платы.

Таким образом, если обратный ток покрывает дополнительное расстояние, он задерживает высокочастотный сигнал. Это происходит из-за создания индуктивной петли из-за дополнительных  отверстий на печатной плате . Дело не только в этом; кроме того, на этом маршруте могут накапливаться нежелательные сигналы.

Кроме того, переходные отверстия на печатных платах также ухудшают целостность сигнала из-за длительных задержек и значительных периодов нарастания и спада. Вы можете изучить параметры S, чтобы оценить влияние переходных отверстий на целостность сигнала. Они отражают свойства всех компонентов канала, включая отказ, затухание, отражение и т. д.

Чтобы улучшить целостность сигнала, уменьшите количество переходов на печатной плате в случае высокочастотных сигналов. Вы получите быстрое время нарастания и более короткую задержку. Если вы добавите меньшие переходные отверстия на печатной плате, они могут уменьшить задержку, но не сильно повлияют на время нарастания. Наконец, вы также можете уменьшить длину переходных отверстий на печатной плате. Это также приведет к быстрому времени нарастания и меньшей задержке.

Переходные отверстия на печатной плате для предотвращения высокочастотного сигнала

Переходные отверстия на печатных платах функционируют аналогично аварийным дренажам:вода должна течь по цилиндрическому каналу вокруг заглушки с плоской поверхности. Вода не может телепортироваться в канализацию, потому что сток устойчив к морю. Переходные отверстия на печатных платах направляют ток по кольцеобразному пути от плоской медной дорожки.

Соединение раковины здесь является ядром непроводящего газа, воздуха. Отныне вы заставляете ток течь через металлическое кольцо вокруг отверстия. Плата Via отказывается от протекания тока и ведет себя как паразитная индуктивность, которая влияет на характеристики высокочастотного сигнала.

Толщина покрытия переходных отверстий печатных плат также мала, что обеспечивает большое сопротивление. Таким образом, это свойство также не позволяет ему проводить большой ток. Вам понадобится несколько из них, чтобы справиться с большим потоком.

Этот ток может течь с одной стороны платы на другую. Это также приведет к пустой трате места.

С другой стороны, вы также можете найти печатную плату с помощью онлайн-калькуляторов. Если вы добавите размер переходных отверстий печатных плат, которые вы планируете использовать, онлайн-калькуляторы увидят их общее сопротивление. Вы также можете узнать их текущую грузоподъемность и некоторые другие параметры.

Высокочастотные переходные отверстия для печатных плат требуют специального тестирования и проектирования

Если вы продолжаете добавлять переходные отверстия для печатных плат в конструкцию своей печатной платы, вы также создаете проблемы для производителя печатной платы. Контроль процесса, который производители печатных плат используют для производства основных печатных плат, не подходит для печатных плат посредством контроля качества процесса покрытия.

Другими словами, вы не можете точно предсказать переходные отверстия печатной платы для высокочастотных сигналов. Это невозможно без строгого контроля на этапе разработки. Это требует дополнительного времени проектирования и тестирования для эффективной работы высокочастотных печатных плат в окончательной сборке.

Производители печатных плат также используют автоматические сверлильные станки, что увеличивает стоимость изготовления переходных отверстий для печатных плат. Хотя вы не можете увидеть это непосредственно на счете, поэтому мы рекомендуем вам оставить медную дорожку на том же слое в случае высокочастотных сигналов.

Переходные отверстия печатной платы приводят к несоответствию импеданса

Больше переходных отверстий печатной платы для высокочастотных сигналов также приведет к несоответствию импеданса. Этот разрыв импеданса также приводит к отражениям. Вы можете представить кабель вроде оптоволокна, в котором свет заменяется электронами. Когда все хорошо и гладко, свет входит с одной стороны и выходит с другой по оптоволоконному кабелю.

Однако, если у вас есть обрыв провода или части кабеля, вы увидите некоторое количество отраженного назад света. В проводниках происходит то же самое, но мы не можем этого найти. Чтобы избежать отражений, необходимо обеспечить согласование импеданса.

Согласование импеданса зависит от расстояния до других дорожек, ширины дорожки и т. д. Переходное отверстие печатной платы — это изменение импеданса, поскольку ширина/расстояние и все другие параметры изменяются внезапно. Таким образом, вы получаете частичное отражение или, возможно, некоторую вибрацию RFI. , или другие помехи.

PCB Vias Увеличьте размер платы

Другая основная проблема с переходными отверстиями для печатных плат заключается в том, что они увеличивают размер печатной платы. Они должны занимать значительное пространство, поэтому вам понадобится большая печатная плата для размещения всех компонентов. Возьмем в качестве примера печатную плату с тремя сквозными отверстиями для печатных плат. Это позволит вам разместить только четыре медных контактных площадки.

Но если изменить его ориентацию, заменив одно сквозное отверстие на глухое или вообще без переходного отверстия для платы, можно поставить шесть контактных площадок. Количество контактных площадок может увеличиться, если вы добавите больше сквозных переходных отверстий. Таким образом, вы также можете разместить важные компоненты BGA. Однако в конечном итоге вы увеличиваете размер своей высокочастотной печатной платы и ее стоимость.

Размер печатной платы также увеличивается, потому что печатная плата не может выдерживать большой ток. Если ваши высокочастотные сигналы сопровождаются большими токами, вам понадобится несколько переходных отверстий на печатной плате. Это повысит их текущую пропускную способность, но в то же время увеличится расстояние между печатными платами.

Отверстия для печатных плат увеличивают паразитную индуктивность и емкость

Переходные отверстия на печатной плате имеют паразитную индуктивность и емкость, как и дорожка на печатной плате. Вы можете рассчитать эти значения по следующим формулам:

Емкость:Cp =1,41*ε*t*dv/(DSM-DV)

Индуктивность:L=5,08*l * [ln(4*l/DV)+1]

Где DSM — диаметр паяльной маски, DV — диаметр печатной платы, t — толщина печатной платы, PCB — относительная диэлектрическая проницаемость, а l — длина печатной платы.

Эти дополнительные индуктивность и емкость ухудшают целостность сигнала из-за длительных задержек и значительных периодов нарастания и спада. Это может не быть проблемой, если вы добавляете печатную плату в конструкции с низкочастотными сигналами. Но это может стать критической проблемой при проектировании высокочастотных печатных плат.

Вы можете уменьшить паразитную емкость, выбрав печатную плату с меньшей диэлектрической проницаемостью. Или вы также можете выбрать тонкую печатную плату. Наконец, вы можете убедиться, что медь не откладывается на контактной площадке, увеличив площадь паяльной маски. Более того, если вы хотите уменьшить паразитную индуктивность, вам подойдет тонкая печатная плата. Эквивалентная индуктивность также уменьшается, если вы проектируете параллельные печатные платы через сквозные отверстия.

PCB Vias также может привести к изменению ступенчатой ​​функции импеданса медной дорожки. Стандартное падение импеданса переходного отверстия печатной платы составляет около 10 %. Он может меняться в зависимости от толщины печатной платы, размера печатной платы и т. д.

Обзор

Подводя итог, мы бы посоветовали вам избегать использования переходных отверстий печатных плат и настройки слоев, чтобы предотвратить искажение сигнала, если это возможно. Было бы лучше не использовать какую-либо печатную плату через высокочастотную тактовую передачу. Избавьтесь от ненужных контактных площадок на переходных отверстиях печатных плат, где это возможно, поскольку эти контактные площадки создают параллельную емкость пластин.

Если невозможно свести количество сквозных отверстий печатных плат к нулю, спроектируйте их так, чтобы получить меньшие индуктивность и емкость. Если переходное отверстие на печатной плате маленькое, вы получите меньшую емкость. Если они имеют большой диаметр и короткую длину, вы получите меньшую индуктивность. Было бы также полезно, если бы вы сохранили значение паразитных параметров на низком уровне, чтобы избежать пагубных последствий.

Если вам нужны услуги по производству высокочастотных печатных плат, вы можете связаться с нами, и мы можем предоставить технологии, материалы и качественные услуги. Мы на расстоянии одного письма. Свяжитесь сейчас, чтобы получить совет.