Wie beeinflussen vergrabene Vias die Signalimpedanz beim PCB-Design?

Einleitung

Bei der PCB-Konstruktion ist die Aufrechterhaltung der konsistenten Signalintegrität entscheidend, insbesondere bei Hochfrequenzanwendungen.Dieser Artikel untersucht, wie sich vergrabene Durchgänge auf die Signalimpedanz auswirken und welche Überlegungen die Konstrukteure berücksichtigen sollten.

Was sind "Buried Vias"?

Begrabene Schaltungen sind leitfähige Wege, die die inneren Schichten einer Leiterplatte (PCB) verbinden, sich aber nicht auf die äußeren Schichten erstrecken.Diese Eigenschaft ermöglicht es, dass vergrabene Durchläufe effiziente Verbindungen herstellen und gleichzeitig die Oberfläche für Komponenten und Spuren erhalten.

Die Vorteile von vergrabenen Wegen

1. Raumeffizienz: Da sie keinen Raum in der äußeren Schicht einnehmen, ermöglichen vergrabene Durchläufe kompaktere Konstruktionen, die eine dichtere Komponentenplatzierung ermöglichen.

2Verbesserte Signalintegrität: Durch die Minimierung der Signallänge und die Verringerung der Anzahl der Verbindungen, die Umwelteinflüssen ausgesetzt sind, tragen begrabene Via zur Aufrechterhaltung der Signalqualität bei.

3Verbesserte thermische Leistungsfähigkeit: Begrabene Via können eine bessere thermische Steuerung erleichtern, indem sie eine effiziente Wärmeableitung innerhalb des Boards ermöglichen.

Signalimpedanz verstehen

Die Signalimpedanz ist das Maß für den Widerstand, den ein Signal während seiner Reise durch eine Übertragungsleitung erleidet, die im Zusammenhang mit PCBs Spuren, Durchgänge,und das dielektrische Material zwischen ihnenEine ordnungsgemäße Impedanzvergleichung ist unerlässlich, um Reflexionen zu minimieren und eine optimale Signalintegrität zu gewährleisten.

Wie sich vergrabene Vias auf die Signalimpedanz auswirken

1Über Struktur und Geometrie

Vergrabene Durchgänge, die innere Schichten verbinden, ohne sich auf die äußeren Schichten auszudehnen, haben eine spezifische Geometrie, die die Impedanz beeinflussen kann:

Durchmesser und Länge: Die Abmessungen des Begrabenen beeinflussen seine Impedanz. Ein kleinerer Durchmesser und eine kürzere Länge führen im Allgemeinen zu einer geringeren Induktivität, was zur Aufrechterhaltung der Signalintegrität beitragen kann.

Dielektrisches Material: Die Art des dielektrischen Materials, das die Via umgibt, beeinflusst die Gesamtkapazität und damit die Impedanz.die die Signalverbreitungsgeschwindigkeiten verändern können.

2. Erhöhte Induktivität

Vergrabene Durchläufe können zusätzliche Induktivität in den Signalweg einführen:

Induktive Effekte: Die Induktivität, die durch die Via verursacht wird, kann zu einer erhöhten Impedanz bei hohen Frequenzen führen, was möglicherweise zu einer Signalzerstörung führt.

Auswirkungen auf Hochfrequenzsignale: Bei Hochgeschwindigkeitssignalen können selbst kleine Induktionswirkungen zu signifikanten Impedanzfehlern führen, die zu Reflexionen und Signalverlust führen.

3Veränderungen der Spurenimpedanz

Das Vorhandensein von vergrabenen Durchgängen verändert die Impedanzmerkmale der mit ihnen verbundenen Spuren:

Spurenbreite und Abstand: Die Konstrukteure müssen sicherstellen, dass die Spurenbreiten und -abstand so eingestellt werden, dass sie den vergrabenen Durchgängen entsprechen. Dies ist entscheidend für die Aufrechterhaltung der gewünschten Impedanz im gesamten PCB.

Abgleichstechniken: Impedanz-Abgleichstechniken, wie die Anpassung der Spurbreite oder das Hinzufügen von Endwiderständen, können erforderlich sein, um die Veränderungen durch vergrabene Durchgänge auszugleichen.

4. Layerkonfiguration

Die Schichten, die durch vergrabene Durchgänge verbunden sind, können sich auch auf die Signalimpedanz auswirken:

Layer-Stack-Up: Die Konfiguration der PCB-Schichten, einschließlich der dielektrischen Dicke und der Materialeigenschaften zwischen den Schichten, beeinflusst die Gesamtimpedanz.

Optimierung des Signalweges: Eine sorgfältige Berücksichtigung des Signalweges und der Schichtanordnung kann dazu beitragen, die Auswirkungen von vergrabenen Durchgängen auf die Impedanz zu minimieren.

Schlussfolgerung

Bei der Konstruktion von Leiterplatten, insbesondere im Hinblick auf die Signalimpedanz, spielen begrabene Durchgänge eine wichtige Rolle.Sie können auch Herausforderungen im Zusammenhang mit Induktivität und Impedanz-Matching einführenDurch das Verständnis dieser Auswirkungen und die Umsetzung bewährter Verfahren bei der Konstruktion können Ingenieure eine optimale Signalintegrität und Leistung ihrer elektronischen Produkte gewährleisten.