¿Qué tan rápido pueden correr los PCB a través del orificio?

El núcleo de los procesadores generalmente se ejecuta un poco más rápido que cualquier otra cosa en la placa. Supongo que los autobuses más rápidos de esa placa probablemente se ejecuten en un reloj de 33 MHz.

En general, lo más importante con el trabajo de alta frecuencia es mantener baja la zona de bucle de corriente de retorno. Para ello, ejecute las pistas muy por encima o debajo de un plano de referencia, evitando los cambios de plano de referencia tanto como sea posible, evitando cortar sus planos de referencia tanto como sea posible y uniendo sus planos de referencia (ya sea directamente o con condensadores) lo más cerca posible como sea posible hasta donde las pistas cambian de plano de referencia.

Lamentablemente, hacerlo bien requiere realmente al menos 6 capas. En la producción en masa, los PCB son muy baratos, por lo que una placa de 6 capas no rompe el banco, pero para el trabajo de una sola vez, los costos se vuelven muy dolorosos.

El problema con los circuitos integrados de orificio pasante es que terminan con una longitud de conexión significativa dentro del paquete que, a menos que sea un paquete elegante, especialmente diseñado, no tiene un plano de referencia, lo que empuja hacia arriba el área del bucle. Cuanto mayor sea el número de pines, peor se pone esto.

Aunque los conectores de orificio no sufren tanto por este problema y se han mantenido en uso generalizado hasta el día de hoy, incluso para conectores muy rápidos. PCI-X pone un bus multipunto con un reloj de 133 MHz sobre conectores de orificio pasante. PCIe se ejecuta a 8 gigatransiciones por segundo (lo que da una "frecuencia fundamental en el peor de los casos" de 4 GHz) a través de conectores de orificio pasante.

Centrándose principalmente en los conectores (es mucho más difícil diseñar componentes THT con parásitos mínimos / impedancia constante), tenga en cuenta que muchos conectores de alta velocidad entran por el orificio:

• SATA 3 - 6 Gbps
• USB 3.0 - 5 Gbps, posiblemente 10 Gbps con USB 3.1 (no estoy seguro si hay conectores THT para 3.1)
• HDMI 2.0 (6G / lane, pronto será 12G / lane, no estoy seguro de si los conectores HDMI 2.1 serán THT)
• DisplayPort (5.4G / lane, posiblemente 8.1G / lane)
• PCIe 3.1 (8 GT / s)
• DDR4 (3.2 MT / s)

..y así sucesivamente.

Por lo tanto, con el diseño adecuado de conector y PCB, el orificio pasante no se excluye mutuamente con los circuitos de ancho de banda medio-alto (6 Gbps): los conectores deben diseñarse cuidadosamente para preservar la impedancia característica a lo largo del conector, y las huellas en el La PCB debe enrutarse para minimizar la longitud del apéndice (los carriles de alta velocidad generalmente se enrutan desde el lado opuesto del conector para mantener los apéndices creados por los pines lo más cortos posible).

Por lo tanto, si bien el uso de componentes completamente THT es bastante limitante (tanto por parásitos como por tamaño, razón por la cual los componentes de alta velocidad simplemente no están disponibles en los paquetes THT), un diseño de alta velocidad con componentes SMT y algunos componentes THT, típicamente conectores, Puede operar fácilmente a muchas decenas de Gbps, al menos.

Los componentes de orificio pasante tienen una velocidad más limitada que los de montaje en superficie, ya que necesitan pasadores más largos y paquetes más grandes. Como resultado, la PCB en sí misma tiene que ser más grande, y los rastreos más largos dificultan aún más el rendimiento. Sin embargo, para una PCB de tamaño razonable, estos factores solo importan para frecuencias en decenas o cientos de MHz.

Otro factor es que muchos chips de grado rápido simplemente no existen en los paquetes DIP, lo que hace que los diseños de orificios pasantes sean más lentos en general. Aunque esto no es una limitación del propio ensamblaje de orificios pasantes.