layout實(shí)戰(zhàn)—高速信號(hào)過(guò)孔設(shè)計(jì)的工程實(shí)踐
一、過(guò)孔寄生參數(shù)對(duì)信號(hào)質(zhì)量的影響
(一)寄生電容
過(guò)孔存在對(duì)地的寄生電容,會(huì)延長(zhǎng)信號(hào)上升時(shí)間,降低電路速度,導(dǎo)致信號(hào)損失和相位失真。對(duì)于一塊厚度為50mil的PCB板,使用內(nèi)徑為10mil、焊盤(pán)直徑為20mil的過(guò)孔,寄生電容約為0.517pF。多個(gè)過(guò)孔累積效應(yīng)會(huì)更明顯。
(二)寄生電感
過(guò)孔存在寄生電感,其寄生串聯(lián)電感會(huì)削弱旁路電容的貢獻(xiàn),減弱電源系統(tǒng)濾波效用。以50mil厚PCB板為例,過(guò)孔電感約為1.015nH。高頻電流通過(guò)時(shí),等效阻抗可達(dá)3.19Ω,影響不容忽視。
二、背鉆(Backdrill)技術(shù)應(yīng)用與殘樁效應(yīng)消除
(一)背鉆技術(shù)的應(yīng)用
背鉆是一種PCB制造工藝,通過(guò)使用比原始過(guò)孔鉆頭稍大的鉆頭,去除過(guò)孔殘樁中不需要的導(dǎo)電鍍層。當(dāng)過(guò)孔變換導(dǎo)致殘樁長(zhǎng)于15mil時(shí),背鉆可減少插入損耗并確保它們之間不會(huì)共振。
(二)殘樁效應(yīng)的消除
過(guò)孔殘樁會(huì)在較低頻率下共振,增加插入損耗,使信號(hào)衰減更厲害。背鉆能有效去除殘樁,減小寄生電容效應(yīng),保證過(guò)孔處阻抗與走線一致,提升信號(hào)完整性。
三、高速過(guò)孔陣列與回流路徑優(yōu)化
(一)過(guò)孔陣列布局
在高速PCB設(shè)計(jì)中,合理布局過(guò)孔陣列很重要。應(yīng)避免過(guò)孔過(guò)于密集導(dǎo)致信號(hào)干擾,保持過(guò)孔間距一致性,減少信號(hào)傳輸中的不連續(xù)性。同時(shí),盡量讓過(guò)孔陣列與信號(hào)流向一致,降低信號(hào)反射和串?dāng)_風(fēng)險(xiǎn)。
(二)回流路徑優(yōu)化
為確保信號(hào)回流順暢,應(yīng)在信號(hào)換層過(guò)孔附近放置接地過(guò)孔,提供短距離回流路徑。還可以在PCB板上增加一些接地過(guò)孔,優(yōu)化回流路徑,降低回流路徑阻抗,提升信號(hào)完整性。
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