Electrónica PCB. No Perfore Planos innecesariamente

Para esta columna, voy a tomar un desvío rápido de la serie de la inductancia de condensadores de desacoplo. Voy a dedicar esta columna a hacer algunas observaciones acerca a través de la colocación y su impacto potencialmente negativo sobre la integridad de señal y potencia cuando antipads muy perforados en aviones.
Mis pensamientos fueron provocadas por un reciente PCB Design007 columna de Kate Mayer, CID y CID + instructor de la CIP [1]. En su excelente artículo, Kate argumenta que vías se debe colocar a lo largo de las líneas, o sobre una rejilla, para permitir el encaminamiento de las huellas en la "calle" formada por vias. Muy bien dispuestos resultado de vias en una impecable diseño de la placa de circuito impreso y hacer más fácil de enrutamiento.
Durante mi carrera siempre he escuchado con avidez a los técnicos de expertos que nos pueden decir las diversas limitaciones, y el hacer y no hacer de los diseños prácticos. Diagramación y diseño de PCB no es la excepción, podemos aprender mucho de personas con experiencia en este campo. Hace muchos años, yo era uno de los ingenieros de diseño que llevó a la gente loca de peticiones de última hora para hacer el diseño de la PCB "más agradable" y más regular.
Desde entonces, he aprendido un nuevo arte competitivo: El diseño debe ser "lo suficientemente bueno", pero mejor no. La experiencia también me enseñó a mirar cuidadosamente todas las consecuencias posibles de las opciones de diseño diferentes que hacemos, lo que me lleva al corazón de esta columna.
La alineación de vías en una rejilla regular, aunque sin duda ayuda de enrutamiento, puede crear efectos secundarios no deseados en las frecuencias altas. Uno de los problemas obvios posible se ilustra en la Figura 1. La foto muestra un detalle de un módulo plug-in desde un ordenador personal. La foto fue tomada con una fuente de luz detrás del módulo, por lo tanto al aire libre a través de barriles aparecen como puntos brillantes, y la antipads alrededor de los barriles - donde el cobre se elimina de todas las capas - vienen a través de medios como la luz verde.Observe que el antipads son un poco más grande que el medio campo, y por lo tanto la línea de vias en este caso resulta en un corte total en los planos de referencia.  

Figura 1. Foto de una placa de circuito impreso con el corte a través de antipads través de los planos. Las vías están alineados y la antipads son tan grandes como el medio campo, cortando así una ranura continua en el plano de referencia.
Si no hay necesidad de huellas en la ruta entre vías, la pérdida del plano de referencia puede ser aceptable. Sin embargo, todavía habría que considerar el impacto de la ranura de las resonancias modales de los pares de plano de tierra de poder. Puede leer más sobre esto en [2].
Hay casos en la placa de circuito impreso diseños donde tenemos muy pocas opciones, y tenemos que seguir las huellas regulares componente con los vias. Este es el caso cuando usamos los paquetes BGA o LGA, conectores de clavijas múltiples y tomas de corriente. Estos componentes suelen tener sus pernos en una malla regular, y el antipads asociadas a los vias creará zonas de perforaciones periódicas.
perforaciones avión cerca de las huellas de la señal de alta velocidad a crear una serie de discontinuidades minúsculas, y con una regular a través de patrones, las reflexiones de las discontinuidades se alinearán destructiva en ciertas frecuencias, creando un fuerte efecto de filtración [3].   
 
Figura 2. Traza sobre un plano perforado (izquierda) y su simulada parámetros S (a la derecha). Red de seguimiento: la pérdida de retorno. Línea azul: la pérdida de inserción.Escala horizontal: 1-100 GHz, logarítmica. Vertical escala de 0 a-40dB.
La figura 2 muestra la pérdida de la reflexión y la inserción de una traza sobre un plano con el periódico antipads de 30 millones en una red de 50 milésimas de pulgada. La estructura se simuló con un solucionador de campo de onda completa [4]. Tenga en cuenta que por encima de 30GHz, la reflexión va hacia arriba y aumenta la pérdida de inserción también, lo que indica que la estructura se comporta como una banda de rechazo del filtro. Con un 50 milésimas de pulgada (1,25 mm) a través de terreno de juego, el Suckout por primera vez en la transmisión se produce por encima de 50GHz, que probablemente no es una preocupación, excepto para velocidades superiores a 20 Gbps. Sin embargo, como se muestra en [5], nuestras placas de circuito impreso puede tener varios niveles de periodicidad, y los que pueden empujar a la frecuencia de resonancia más baja a valores mucho más bajos.
Conclusiones
¿Me recomienda no alinear vías con el fin de crear canales de envío de las huellas de la señal? No, yo no digo eso.
Desde una perspectiva de diseño y de enrutamiento, muchas veces no tenemos más remedio que alinear vias. Sin embargo, los diseñadores bordo y la gente de diseño tienen que ser conscientes de las consecuencias. Si es posible, tenemos que evitar lo peor: Completamente de corte a través de planos de referencia. 

También tenemos que entender las resonancias creadas por la revista a través de antipads, que eventualmente afectar la calidad de la señal. Si la perforación del avión se convierte en inevitable, la atenuación adicional y la dispersión deben ser tenidos en cuenta en el diseño.
Referencias
[1] Kate Mayer, Administre su Vias, Administre su diseño.Enlace: http://www.pcbdesign007.com/pages/zone.cgi?a=72004&artpg=1
[2] Istvan Novak, Jason R. Miller, Eric Blomberg, "Simulación de Complejo Power-Plano de suelo formas con la célula de tamaño variable Redes SPICE," Actas del tópico de la 11 ª Reunión de rendimiento eléctrico de Electronic Packaging, octubre 21-23, 2002, Monterey, CA. Disponible en http://www.electrical-integrity.com/
[3] Gustavo Blando, Jason R. Miller, Novak Istvan, DeLap Jim, Preston Cheryl, "La atenuación en Huellas PCB debido a discontinuidades periódico," Actas de 2006 DesignCon, 6 hasta 9 febrero 2006, Santa Clara, CA. Disponible en http://www.electrical-integrity.com/
[4]  www.simbeor.com
[5] Jason R. Miller, Gustavo Blando, Novak Istvan, "adicionales de seguimiento Las pérdidas debidas a la armadura Periódico de carga de vidrio," Actas de DesignCon 2010, 1-4 feb, 2010, Santa Clara, CA.Disponible en http://www.electrical-integrity.com/
Istvan Novak es un distinguido ingeniero de Oracle, que trabajan en el poder y la integridad de los diseños de la señal de servidores de rango medio y la tecnología de los nuevos desarrollos. Él puede ser alcanzado en Istvan.Novak att.net @..