6 Masalah Utama Via PCB pada Papan Frekuensi Tinggi dan Cara Menghindarinya

Via PCB dapat Mempengaruhi Integritas Sinyal

Dalam kondisi normal, Anda ingin merute pesan sehingga arus kembali melewati ground plane, yang terletak tepat di bawah garis, idealnya. Itu juga yang terjadi dalam transmission line dengan kontrol impedansi yang seimbang. Namun, jika Via PCB menghalangi, arus kembali harus menemukan jalur transisi itu sendiri. Ini akan perlu melintasi lapisan dan pergi ke area dengan via PCB grounding terdekat.

Jadi, jika arus kembali menempuh jarak tambahan, itu menunda sinyal frekuensi tinggi. Ini karena penciptaan loop indutif karena via PCB tambahan. Itu bukan hanya itu; Anda juga mungkin mengakumulasi sinyal yang tidak diinginkan sepanjang rute ini.

Selanjutnya, via PCB juga menurunkan integritas sinyal karena penundaan yang lama dan periode naik turun yang signifikan. Anda dapat mempelajari S parameters untuk menilai efek via pada integritas sinyal. Mereka mencerminkan properti semua komponen saluran, termasuk kegagalan, attenuasi, dan refleksi, dll.

Untuk meningkatkan integritas sinyal, jaga jumlah via PCB tetap rendah dalam hal sinyal frekuensi tinggi. Anda akan mendapatkan waktu naik yang cepat dan penundaan waktu yang lebih pendek. Jika Anda menambahkan via PCB yang lebih kecil, mereka dapat memberikan penundaan yang lebih pendek tetapi tidak memengaruhi waktu naik secara signifikan. Terakhir, Anda juga dapat memastikan untuk mengurangi panjang via PCB. Ini juga akan mengarah pada waktu naik yang cepat dan penundaan waktu yang lebih sedikit.

Via PCB untuk Mencegah Sinyal Frekuensi Tinggi

Via PCB berfungsi serupa dengan saluran darurat: air harus mengalir melalui jalur silinder di sekitar stopper dari permukaan datar. Air tidak dapat teleport ke saluran pembuangan karena saluran tahan terhadap laut. Via PCB mendorong arus ke jalur berbentuk cincin dari jejak tembaga datar.

Koneksi wastafel di sini adalah inti dari gas non-konduktif, udara. Oleh karena itu, Anda memaksa arus untuk mengalir melalui cincin logam di sekitar lubang. Via PCB menolak aliran arus dan berperilaku seperti induktansi parasite, yang memengaruhi performa sinyal frekuensi tinggi.

Ketebalan pelapisan pada via PCB juga sangat tipis, yang memberikan resistensi yang besar. Jadi, properti ini juga tidak memungkinkannya untuk membawa banyak arus. Anda akan membutuhkan beberapa di antaranya untuk menangani arus yang tinggi.

Arus ini mungkin mengalir dari satu sisi papan ke sisi lain. Ini akan membuang tempat juga.

Di sisi terang, Anda juga dapat menemukan kalkulator via PCB online. Jika Anda menambahkan ukuran via PCB yang akan Anda gunakan, kalkulator online akan melihat total resistensi mereka. Anda juga dapat mengetahui kapasitas pengangkutan arus mereka dan parameter lainnya.

Via PCB Frekuensi Tinggi Membutuhkan Pengujian dan Desain Khusus

Jika Anda terus menambahkan Via PCB ke desain PCB Anda, Anda juga menciptakan masalah untuk produsen PCB. Kontrol proses yang digunakan produsen PCB untuk memproduksi PCB dasar tidak sesuai untuk kontrol kualitas proses pelapisan via PCB.

Dengan kata lain, Anda tidak dapat secara tepat memprediksi via PCB untuk sinyal frekuensi tinggi. Ini tidak mungkin tanpa kontrol yang ketat pada tahap pengembangan. Ini memerlukan waktu desain dan pengujian tambahan untuk operasi yang efisien dari PCB frekuensi tinggi dalam rangkaian akhir.

Produsen PCB juga menggunakan mesin bor otomatis, yang meningkatkan biaya manufaktur via PCB Anda. Meskipun Anda tidak dapat melihatnya secara langsung pada tagihan, kami akan merekomendasikan agar Anda menjaga jejak tembaga pada lapis yang sama dalam hal sinyal frekuensi tinggi.

Via PCB Mengakibatkan Ketidaksesuaian Impedansi

Semakin banyak Via PCB untuk sinyal frekuensi tinggi juga akan menyebabkan ketidaksesuaian impedansi. Ketidakteraturan impedansi ini lebih lanjut menghasilkan refleksi. Anda dapat membayangkan kabel seperti fiber-optik yang menggantikan cahaya dengan elektron. Semua bagus dan halus, cahaya masuk satu sisi dan keluar sisi lain dalam kabel fiber-optik.

Namun, jika Anda memiliki kerusakan pada kabel atau bagian kabel, Anda akan melihat beberapa cahaya yang dipantulkan kembali. Dalam konduktor, hal yang sama terjadi, tetapi kita tidak dapat menemukannya. Untuk menghindari refleksi, sangat penting bagi Anda untuk mendapatkan pencocokan impedansi.

Pencocokan impedansi bergantung pada jarak ke jejak lain, lebar jejak, dll. Via PCB adalah perubahan impedansi karena lebar/jarak dan semua parameter lainnya berubah tiba-tiba. Oleh karena itu, Anda mendapatkan refleksi parsial, atau mungkin beberapa getaran RFI, atau gangguan lainnya.

Via PCB Meningkatkan Ukuran PCB

Masalah utama lainnya dengan via PCB adalah mereka meningkatkan ukuran PCB. Mereka pasti akan menutupi ruang yang signifikan, dan oleh karena itu Anda akan membutuhkan PCB yang lebih besar untuk menempatkan semua komponen. Contohnya, papan PCB dengan tiga via PCB through-hole. Ini akan memungkinkan Anda menempatkan hanya empat pad tembaga.

Tetapi jika Anda mengubah orientasinya dengan mengganti satu via through-hole dengan via blind atau tidak ada via PCB, Anda dapat menempatkan enam pad. Jumlah pad dapat meningkat jika Anda menambahkan lebih banyak via through-hole. Dengan cara ini, Anda juga dapat menempatkan komponen BGA yang signifikan. Namun, pada akhirnya, Anda meningkatkan ukuran PCB frekuensi tinggi Anda dan biayanya.

Ukuran PCB juga meningkat karena PCB tidak dapat menahan arus tinggi. Jika sinyal frekuensi tinggi Anda disertai arus tinggi, Anda akan membutuhkan beberapa via PCB. Ini akan meningkatkan kapasitas pengangkutan arus mereka, tetapi pada saat yang sama, jarak PCB juga meningkat.

Via PCB Meningkatkan Induktansi dan Kapasitansi Parasit

Via PCB memiliki induktansi dan kapasitansi parasit, sama seperti jejak PCB. Anda dapat menghitung nilai-nilai ini dengan rumus berikut:

Kapasitansi: Cp = 1.41*ε*t*dv/(DSM‐DV)

Induktansi: L= 5.08*l * [ln(4*l/DV)+1]

Di mana DSM adalah diameter solder mask, DV adalah diameter via PCB, t adalah ketebalan PCB, PCB adalah konstanta dielektrik relatif, dan l adalah panjang via PCB.

Induktansi dan kapasitansi tambahan ini menurunkan integritas sinyal karena penundaan yang lama dan periode naik turun yang signifikan. Ini mungkin bukan masalah jika Anda menambahkan via PCB dalam desain sinyal frekuensi rendah. Namun, ini dapat menjadi masalah kritis dalam desain papan sirkuit tercetak frekuensi tinggi.

Anda dapat mengurangi kapasitansi parasit dengan memilih PCB dengan konstanta dielektrik yang lebih kecil. Atau, Anda juga dapat memilih PCB tipis. Terakhir, Anda dapat memastikan deposit tembaga jauh dari pad dengan meningkatkan area solder mask. Selain itu, jika Anda ingin mengurangi induktansi parasit, memilih PCB tipis akan melakukannya. Induktansi ekivalen juga berkurang jika Anda merancang via PCB paralel.

Via PCB juga dapat menyebabkan perubahan pada fungsi langkah dari impedansi jejak tembaga. Penurunan impedansi standar via PCB sekitar 10 %. Ini dapat bergantung pada ketebalan PCB, ukuran via PCB, dll.

Ringkasan

Dalam ringkasan, kami menyarankan agar Anda menghindari penggunaan via VPN dan penyesuaian lapisan untuk mencegah distorsi sinyal jika memungkinkan. Sebaiknya tidak menggunakan via PCB apa pun untuk transmisi jam frekuensi tinggi. Buang pad yang tidak perlu pada via VPN di mana memungkinkan karena pad ini membangun kapasitansi plate paralel.

Jika tidak memungkinkan untuk menjaga jumlah via PCB nol, desain mereka sehingga Anda mendapatkan induktansi dan kapasitansi yang lebih rendah. Jika via PCB kecil, Anda akan mendapatkan kapasitansi yang lebih rendah. Jika mereka memiliki diameter besar dan panjang pendek, Anda akan mendapatkan induktansi yang lebih rendah. Ini juga akan membantu jika Anda juga menjaga nilai parameter parasit tetap rendah untuk menghindari efek merugikan.

Jika Anda membutuhkan layanan manufaktur PCB frekuensi tinggi, Anda dapat menghubungi kami, dan kami dapat menyediakan teknologi, bahan, dan layanan berkualitas. Kami hanya sejauh satu email. Hubungi sekarang untuk mendapatkan saran.