Diferencial via calculadora

Uma transição por via é a parte menos controlada de um canal que, de resto, tem impedância controlada. A trilha é mantida dentro de poucos por cento; a via é o que a broca e o antipad acabarem produzindo. Esta calculadora dá o número que mais vezes decide se isso importa: a perda de inserção que o par custa ao longo de uma banda e a ressonância do stub por trás dela.

Ela não informa a impedância do par, porque as dimensões da via não a determinam. Uma solução de campo de três geometrias de via, resolvida em três dimensões com os planos no lugar e conferida com uma simulação de onda completa, mostra que a impedância diferencial varia com o espaçamento dos planos que a via atravessa: para um barril de 0,25 mm num antipad de 0,9 mm com passo de 0,8 mm, ela é de 85,6 Ω com planos a 0,1 mm um do outro e de 96,0 Ω com planos a 1,0 mm. Os planos acrescentam capacitância em cada borda de furo sem mudar a indutância, de modo que nenhuma fórmula baseada só no barril, no antipad e no passo fica a menos de 10 % de todos os casos. Para a impedância, simule seu empilhamento com a ferramenta de onda completa vinculada.

A perda é dominada por algo que nada tem a ver com a resistência da própria via. Abaixo da camada por onde o sinal sai, o barril não transporta sinal, mas continua conectado: um stub em circuito aberto pendurado no caminho de passagem. Uma admitância em paralelo numa linha produz um entalhe na transmissão quando seu comprimento chega a um quarto de comprimento de onda e, para um stub numa placa típica, isso acontece numa frequência bem abaixo daquela em que as perdas no condutor e no dielétrico passam a interessar. As perdas no condutor e no dielétrico ao longo de 1,6 mm de barril somam uma fração de decibel mesmo a 20 GHz; o stub pode custar dezenas.

É por isso que existe a retroperfuração (backdrilling). Remover o stub remove o entalhe, e o que resta é a pequena perda que a própria via custa.

Os mesmos planos desaceleram a onda no barril, então a ressonância do stub que esta calculadora dá, c/(4·L·√εr), é um limite superior: na solução de campo, os stubs ressoaram de 8 a 27 % abaixo, e a pior perda dentro da banda é tomada aqui na ressonância sem carga. A perda no condutor também é um limite superior, no limite de planos densos em que cada barril fica dentro de sua própria parede coaxial; as correntes radiais nos planos não são modeladas.

Este é um modelo de triagem, não uma solução de campo. Uma transição por via real inclui a capacitância dos pads, as ressonâncias da cavidade entre planos e a descontinuidade da transição, nada disso aqui. Use-o para decidir se uma geometria merece uma simulação de onda completa e, depois, faça a simulação.