両面基板で通せる周波数

Question

70MHz程度のバスを通せるコネクタ変換基板を作りたいのですが、
この周波数で両面基板で実現可能でしょうか。
両面基板の作製経験が無く、どの程度の周波数まで通せるのか
想定が出来ず困っております。
なんとなく、GNDが弱くなって信号に影響が出てしまうのではと
いう気がしておりますが如何でしょうか。

Answer

70MHz程度のバスというのがどのくらいの帯域を必要としているかに
拠ります。バスのタイミング余裕や使用しているICの立ち上がり時間
などに大きく影響されます。

70MHzというのはおそらくクロック周波数（かその半分）といった数値
だろうと思いますが、線路の性能は繰り返し周波数ではなく立ち上がり
時間に関係します。例えば立ち上がり時間が2nsecのICを使っていると
１秒に１回の遅い信号反転であってもその瞬間には高い周波数成分を含む
ので、立ち上がりの瞬間に反射やリンギングが出て立ち上がりを２回と数
えてしまうような誤動作がでたりします。

問題のない例
　使っているICが遅くて信号がもともと鈍っている
　細いパルスには応答しない
　基板内のパターン長が短い
　本数が比較的少なく、等長が守られやすい
　コネクタに余計なCやL成分を持たないものを使用
　信号が差動

問題のある例
　使っているICが非常に高速
　基板内のパターンが長く、等長にできない
　他の部分がインピーダンスコントロールされているのに、ここだけ
　　GNDが貧弱
　高速信号にふさわしくないコネクタを使用
　システムとしてタイミングがシビア
　VIAを多用

70MHzという周波数はそれなりの立ち上がり波形が必要なので、一般的に
言って、「少々気をつけないとアブナイ」という領域だと思います。

多層板にない問題点としては、もしもインピーダンスコントロールを
する場合に、GND面からの距離が遠くなるのでパターン幅が非常に太く
なり、多くのパターンを通せなくなることが考えられます。具体的に
言うと、1.6mm厚のFR4基板だと50Ωのインピーダンスにするのにパターン
幅は3.0mm必要です。これはもう電源線に匹敵する太さです。

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