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高速印刷电路板PCB的过孔基础知识与差分过孔设

文章来源:澳门永利娱乐人气:发表时间:2019-07-28 15:17

  。内层的电磁辐射和对与对之间的串扰较低。务必利用过孔将PCB板平面上的组件与内层相连。运气的是,可打算出一种透后的过孔来最大控制地节减对机能的影响。

  让咱们从查验方便过孔中将顶部传输线与内层相连的元件开端。图1是显示过孔组织的3D图。有四个根基元件:信号过孔、过孔残桩、过孔焊盘和分隔盘。

  过孔是镀正在电途板顶层与底层之间的通孔外的金属圆柱体。信号过孔相接分别层上的传输线。过孔残桩是过孔上未利用的局限。过孔焊盘是圆环状垫片,它们将过孔相接至顶部或内部传输线。分隔盘是每个电源或接地层内的环形闲暇,以防备到电源和接地层的短途。

  一个方便过孔是一系列的π型汇集,它由两个相邻层内组成的电容电感-电容 (C-L-C) 元件构成。外格2显示的是过孔尺寸的影响。

  通过平均电感与寄生电容的巨细,可能打算出与传输线具有一样性情阻抗的过孔,从而变得不会对电途板运转出现特殊的影响。还没有方便的公式可能正在过孔尺寸与C和L元件之间实行转换。3D电磁 (EM) 场解算序次可能依照PCB结构布线中利用的尺寸来预测组织阻抗。通过反复调动组织尺寸和运转3D仿真,可优化过孔尺寸,来杀青所需阻抗和带宽恳求。

  正在杀青差分对时,线途A与线途B之间务必高度对称。这些对正在统一层内走线,倘若必要一个过孔,务必正在两条线途的邻近地方上打孔。因为差分对的两个过孔隔断很近,两个过孔共用的一个卵形分隔盘也许节减寄生电容,而不是利用两个孤单的分隔盘。接地过孔也被安排正在每个过孔的旁边,如此的话,它们就也许为A和B过孔供应接地返回途途。

  图2显示的是一个地-信号-信号-地 (GSSG) 差分过孔组织示例。两个相邻过孔间的隔断被称为过孔间距。过孔间距越小,互耦合电容越众。

  不要忘掉,正在传输速度进步10Gbps时,过孔残桩会告急影响高速信号无缺性。运气的是,有一种后头钻孔PCB修设工艺,此工艺可能正在未利用的过孔圆柱上钻孔。依照修设工艺公差的分别,后头钻孔去除了未利用的过孔金属,并最大控制地将过孔残桩节减到10mil以下。

  3D EM仿真器用来依照所需的阻抗和带宽来打算差分过孔。这是一个再三的经过。此经过反复地调动过孔尺寸,并运转EM仿真,直到杀青所需的阻抗和带宽。

  图2中显示的差分过孔打算已构修完毕并经测试。测试样片搜罗顶层的一对差分线,之后是到内部差分线的差分过孔,然后第二对差分过孔再次相接至顶层的球状引脚栅格阵列封装 (BGA) 接地焊盘。信号途途的总长度大约为1330mil。我用差分时域反射仪 (TDR) 测得其差分阻抗,用汇集解析仪测得了带宽,并用高速示波器衡量了数据眼图来明了其对信号的影响。图3,4,5区别显示了阻抗、带宽和眼图。左图是利用后头钻孔时的测试结果,而右图是无后头钻孔的测试结果。正在图5中的带宽波特图中,咱们可能很显露地看到后头钻孔对付正在数据速度大于10Gbps 的情形下杀青高机能是必不行少的。

  图3:TDR阻抗波特图(左:利用后头钻孔,ZDIFF大约为85Ω;右:无后头钻孔,ZDIFF大约为58Ω)

  图4:频率反应(左:12.5GHz时的插入损耗大约为3dB ;右:12.5GHz时的插入损耗大于8dB)

  图5:25Gbps时的数据眼图(左:利用后头钻孔时,数据眼是掀开的;右:无后头钻孔时,数据眼是合上的。)

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