পরজীবী ক্যাপাসিট্যান্স এবং Via এর পরজীবী আবেশ

1. মাধ্যমে

Vias হল মাল্টিলেয়ার PCB-এর অন্যতম গুরুত্বপূর্ণ উপাদান, এবং ড্রিলিং খরচ সাধারণত PCB উত্পাদন খরচের 30 শতাংশ থেকে 40 শতাংশ হয়ে থাকে। সহজ কথায়, PCB-এর প্রতিটি ছিদ্রকে একটি মাধ্যমে বলা যেতে পারে। ফাংশনের দৃষ্টিকোণ থেকে, ভায়াসকে দুটি ভাগে ভাগ করা যায়: একটি স্তরগুলির মধ্যে বৈদ্যুতিক সংযোগের জন্য ব্যবহৃত হয়; অন্যটি ডিভাইসের ফিক্সিং বা অবস্থান নির্ধারণের জন্য ব্যবহৃত হয়। প্রক্রিয়ার পরিপ্রেক্ষিতে, এই ভিয়াগুলিকে সাধারণত তিনটি বিভাগে বিভক্ত করা হয়, যথা অন্ধ ভিয়া, সমাহিত ভিয়া এবং ভিয়াস। অন্ধ গর্তগুলি মুদ্রিত সার্কিট বোর্ডের উপরের এবং নীচের পৃষ্ঠে অবস্থিত এবং পৃষ্ঠ সার্কিট এবং অন্তর্নিহিত অভ্যন্তরীণ সার্কিটের মধ্যে সংযোগের জন্য একটি নির্দিষ্ট গভীরতা রয়েছে। গর্তের গভীরতা সাধারণত একটি নির্দিষ্ট অনুপাত (অ্যাপারচার) অতিক্রম করে না। সমাহিত গর্তগুলি মুদ্রিত সার্কিট বোর্ডের ভিতরের স্তরে অবস্থিত সংযোগ ছিদ্রগুলিকে বোঝায়, যা সার্কিট বোর্ডের পৃষ্ঠ পর্যন্ত প্রসারিত হয় না। উপরের দুই ধরনের ছিদ্র সার্কিট বোর্ডের ভিতরের স্তরে অবস্থিত। ল্যামিনেশনের আগে, থ্রু-হোল গঠন প্রক্রিয়াটি সম্পূর্ণ করার জন্য ব্যবহার করা হয় এবং থ্রু-হোল গঠনের সময় বেশ কয়েকটি অভ্যন্তরীণ স্তর ওভারল্যাপ করা হতে পারে। তৃতীয় প্রকারকে বলা হয় থ্রু হোল, যা পুরো সার্কিট বোর্ডের মধ্য দিয়ে যায় এবং অভ্যন্তরীণ আন্তঃসংযোগ উপলব্ধি করতে বা উপাদানগুলির জন্য মাউন্টিং পজিশনিং হোল হিসাবে ব্যবহার করা যেতে পারে। যেহেতু থ্রু হোল প্রক্রিয়ায় উপলব্ধি করা সহজ এবং খরচ কম, তাই বেশিরভাগ মুদ্রিত সার্কিট বোর্ড অন্য দুই ধরনের ভিয়াসের পরিবর্তে এটি ব্যবহার করে। নীচে উল্লিখিত ভিয়াস, অন্যথায় নির্দিষ্ট না হলে, ভিয়া হিসাবে বিবেচিত হবে। নকশার দৃষ্টিকোণ থেকে, a via প্রধানত দুটি অংশ নিয়ে গঠিত, একটি হল মাঝখানে ড্রিল হোল এবং অন্যটি হল ড্রিল হোলের চারপাশে প্যাড এলাকা, যেমনটি নীচের চিত্রে দেখানো হয়েছে। এই দুটি অংশের আকার ভিয়ার আকার নির্ধারণ করে। স্পষ্টতই, উচ্চ-গতির, উচ্চ-ঘনত্বের PCB ডিজাইনে, ডিজাইনার সর্বদা আশা করেন যে গর্তটি যত ছোট হবে, তত ভাল, যাতে বোর্ডে আরও তারের জায়গা রাখা যায়। উপরন্তু, ছোট via গর্ত, ছোট পরজীবী ক্যাপাসিট্যান্স নিজেই. এটি যত ছোট, উচ্চ-গতির সার্কিটের জন্য এটি তত বেশি উপযুক্ত। যাইহোক, গর্তের আকার হ্রাস খরচও বৃদ্ধি করে এবং গর্তের আকার অনির্দিষ্টকালের জন্য হ্রাস করা যায় না। এটি ড্রিলিং এবং প্লেটিং প্রযুক্তি দ্বারা সীমাবদ্ধ: গর্ত যত ছোট হবে, ড্রিল করা তত সহজ এবং যখন গর্তের গভীরতা ড্রিল করা গর্তের ব্যাসের 6 গুণ বেশি হয়, তখন গর্তের প্রাচীরটি তামা দিয়ে সমানভাবে প্রলেপ দেওয়া যায় তা নিশ্চিত করা অসম্ভব। উদাহরণস্বরূপ, একটি সাধারণ 6-স্তর PCB বোর্ডের পুরুত্ব (থ্রু-হোল গভীরতা) প্রায় 50Mil, তাই PCB নির্মাতারা যে ড্রিলিং ব্যাস সরবরাহ করতে পারে তা 8Mil এর মতো ছোট।

দ্বিতীয়ত, মাধ্যমের পরজীবী ক্যাপাসিট্যান্স

গর্ত নিজেই মাটিতে একটি পরজীবী ক্যাপাসিট্যান্স আছে. যদি এটি জানা যায় যে স্থল স্তরের বিচ্ছিন্ন গর্তের ব্যাস হল D2, প্যাডের ব্যাস হল D1, PCB বোর্ডের পুরুত্ব হল T, এবং বোর্ড সাবস্ট্রেটের অস্তরক ধ্রুবক হল ε , পরজীবী ক্যাপাসিট্যান্স এর মাধ্যমে গর্ত প্রায়: C=1.41εTD1/(D2-D1) সার্কিটে via হোলের পরজীবী ক্যাপ্যাসিট্যান্সের প্রধান প্রভাব হল সিগন্যালের বৃদ্ধির সময়কে দীর্ঘায়িত করা এবং হ্রাস করা সার্কিটের গতি। উদাহরণস্বরূপ, 50মিলের পুরুত্বের একটি PCB বোর্ডের জন্য, যদি 10মিলের অভ্যন্তরীণ ব্যাস সহ একটি ছিদ্র এবং 20মিলের একটি প্যাড ব্যাস ব্যবহার করা হয়, এবং প্যাড এবং গ্রাউন্ড কপার এরিয়ার মধ্যে দূরত্ব হল 32Mil, তারপর আমরা উপরের সূত্রের মাধ্যমে গর্তের আনুমানিক অনুমান করতে পারি পরজীবী ক্যাপাসিট্যান্স মোটামুটি: C=1.41x4.4x0৷{30 }}50x0.020/(0.032-0.020)=0.517pF, এবং ক্যাপাসিট্যান্সের এই অংশের কারণে উত্থান সময়ের তারতম্য হল: T10-90=2.2C(Z0/2 )=2.2 x0.517x(55/2)=31.28ps। এই মানগুলি থেকে, এটি দেখা যায় যে যদিও একক মাধ্যমের পরজীবী ক্যাপাসিট্যান্সের কারণে সৃষ্ট ক্রমবর্ধমান বিলম্বকে ধীর করার প্রভাব স্পষ্ট নয়, যদি স্তরগুলির মধ্যে স্যুইচ করার জন্য তারের মধ্যে একাধিকবার ভিয়া ব্যবহার করা হয়, তবে ডিজাইনারকে এখনও এটি করতে হবে এটি সাবধানে বিবেচনা করুন।

3. ভিয়াসের পরজীবী আবেশ

একইভাবে, ভিয়া হোলে পরজীবী আবেশের পাশাপাশি পরজীবী ক্যাপাসিট্যান্স রয়েছে। হাই-স্পিড ডিজিটাল সার্কিটের ডিজাইনে, via hole-এর পরজীবী ইন্ডাকট্যান্স দ্বারা সৃষ্ট ক্ষতি প্রায়ই পরজীবী ক্যাপাসিট্যান্সের প্রভাবের চেয়ে বেশি। এর পরজীবী সিরিজের আবেশ বাইপাস ক্যাপাসিটরের অবদানকে দুর্বল করে দেবে এবং পুরো পাওয়ার সিস্টেমের ফিল্টারিং প্রভাবকে দুর্বল করে দেবে। আমরা সহজভাবে একটি মাধ্যমের আনুমানিক পরজীবী প্রবর্তন গণনা করতে নিম্নলিখিত সূত্রটি ব্যবহার করতে পারি: () - PCB ডিজাইন নির্দেশিকা - Vias সম্পর্কে যেখানে L দ্বারা via-এর প্রবর্তন বোঝায়, h হল মাধ্যমের দৈর্ঘ্য এবং d হল এর ব্যাস কেন্দ্র ছিদ্র ছিদ্র. সূত্র থেকে দেখা যায় যে ভায়া গর্তের ব্যাস ইন্ডাকট্যান্সের উপর সামান্য প্রভাব ফেলে, কিন্তু ভায়া গর্তের দৈর্ঘ্য আবেশের উপর বড় প্রভাব ফেলে। এখনও উপরের উদাহরণটি ব্যবহার করে, মাধ্যমের প্রবর্তন হিসাবে গণনা করা যেতে পারে: L=5৷{5}}8x0৷{10}}50[ln(4x0.050/0.010) 1]=1.015nH. যদি সংকেতের উত্থান সময় 1ns হয়, তাহলে এর সমতুল্য প্রতিবন্ধকতা হল: XL=πL/T10-90=3.19Ω। যখন উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি কারেন্ট প্রবাহিত হয় তখন এই ধরনের প্রতিবন্ধকতাকে আর উপেক্ষা করা যায় না। বিশেষ করে, এটি লক্ষ করা উচিত যে বাইপাস ক্যাপাসিটরকে পাওয়ার লেয়ার এবং গ্রাউন্ড লেয়ার সংযোগ করার সময় দুটি ভায়া দিয়ে যেতে হবে, যাতে ভিয়াসের পরজীবী আবেশ দ্বিগুণ হয়। 4. হাই-স্পিড পিসিবি-তে ভিয়া ডিজাইন ভিয়াসের পরজীবী বৈশিষ্ট্যগুলির উপরোক্ত বিশ্লেষণের মাধ্যমে, আমরা দেখতে পাচ্ছি যে হাই-স্পিড পিসিবি ডিজাইনে, আপাতদৃষ্টিতে সাধারণ ভায়া প্রায়শই সার্কিট ডিজাইনে দুর্দান্ত নেতিবাচক প্রভাব নিয়ে আসে। প্রভাব

ভিয়াসের পরজীবী প্রভাব দ্বারা আনা বিরূপ প্রভাব কমাতে, আমরা ডিজাইনে আমাদের যথাসাধ্য চেষ্টা করতে পারি:

1. খরচ এবং সংকেত গুণমান উভয় বিবেচনা করে, গর্ত আকারের মাধ্যমে একটি যুক্তিসঙ্গত নির্বাচন করুন। উদাহরণস্বরূপ, মেমরি মডিউল PCB ডিজাইনের 6-10 স্তরগুলির জন্য, 10/20Mil (ড্রিলিং/প্যাড) ভিয়াস ব্যবহার করা ভাল। কিছু উচ্চ-ঘনত্ব এবং ছোট আকারের বোর্ডের জন্য, আপনি 8/18Mil vias ব্যবহার করার চেষ্টা করতে পারেন। গর্ত. বর্তমান প্রযুক্তিগত অবস্থার অধীনে, ছোট আকারের ভিয়া ব্যবহার করা কঠিন। পাওয়ার বা গ্রাউন্ড ভিয়াসের জন্য, প্রতিবন্ধকতা কমাতে একটি বড় আকার ব্যবহার করার কথা বিবেচনা করুন।

2. উপরে আলোচিত দুটি সূত্র থেকে, এটি উপসংহারে আসা যেতে পারে যে একটি পাতলা পিসিবি বোর্ড ব্যবহার করা মাধ্যমের দুটি পরজীবী পরামিতি কমাতে উপকারী।

3. PCB-তে সংকেত ট্রেসের স্তর পরিবর্তন না করার চেষ্টা করুন, অর্থাৎ অপ্রয়োজনীয় ভিয়াস ব্যবহার না করার চেষ্টা করুন।

4. পাওয়ার সাপ্লাই এর পিন এবং মাটি কাছাকাছি গর্ত মাধ্যমে ড্রিল করা উচিত. মাধ্যমে ছিদ্র এবং পিনের মধ্যে সীসা যত ছোট হবে, তত ভাল, কারণ তারা আবেশ বাড়াবে। একই সময়ে, শক্তি এবং স্থলের সীসাগুলি প্রতিবন্ধকতা কমাতে যতটা সম্ভব পুরু হওয়া উচিত।

5. ভিয়াসের কাছাকাছি কিছু গ্রাউন্ডেড ভায়া রাখুন যেখানে সিগন্যাল স্তর পরিবর্তন করে সিগন্যালের জন্য একটি ঘনিষ্ঠ লুপ প্রদান করে। এমনকি পিসিবিতে প্রচুর পরিমাণে অপ্রয়োজনীয় গ্রাউন্ড ভিয়া স্থাপন করাও সম্ভব। অবশ্যই, ডিজাইনে নমনীয়তার প্রয়োজন রয়েছে। উপরে আলোচিত মাধ্যমে মডেলটি হল এমন ক্ষেত্রে যেখানে প্রতিটি স্তরে একটি প্যাড থাকে এবং কখনও কখনও, আমরা কিছু স্তরের প্যাডগুলিকে কমাতে বা সরিয়ে ফেলতে পারি। বিশেষ করে গর্তের ঘনত্বের মাধ্যমে একটি খুব বড় ক্ষেত্রে, এটি একটি ভাঙা স্লট সৃষ্টি করতে পারে যা তামার স্তরের লুপকে বিচ্ছিন্ন করে। এই সমস্যাটি সমাধানের জন্য, মাধ্যমের অবস্থান সরানোর পাশাপাশি, আমরা তামার স্তরের উপর via স্থাপনের কথাও বিবেচনা করতে পারি। প্যাডের আকার ছোট হয়।