焊盘差不多的连接器，阻抗能有多大差异?

edadoc

高速先生成员--姜杰

高速先生经常被layout攻城狮问到这样的问题：“PCB上PIN尺寸看起来差不多的连接器，为啥SI攻城狮给出的阻抗优化方式不一样？是不是他们在故弄玄虚？”

根据高速先生的经验来看，大概率是他们看到了你们看不到的东西……

需要对阻抗进行优化的连接器，信号速率一般都不会低。比如，高速先生最近遇到的一个比较典型的案例：同一PCB上的两种连接器，一个最高支持16Gbps信号，一个可以支持到25Gbps的信号，下文为了方便起见，分别简称为16G连接器和25G连接器。

0 ]( p: @. }+ p9 l' h9 V

如果只看PCB上面的器件封装（红色方框是其中的一对高速管脚），想必大家都没办法区分哪个连接器支持的速率更高。

开始我们的研究，两种连接器布局面均在TOP层，差分信号特征阻抗要求100欧姆。直接看看二者在同一PCB上的阻抗表现如何。

首先出场的是25G连接器，反焊盘挖空第2层和第3层，参考第4层GND平面，此时的差分管脚阻抗可以做到93.9欧姆。

) {( ~, p$ P' _- @) k8 ^: r

同样的反焊盘方案，用在16G连接器上，阻抗就只有89.7欧姆了。与25G连接器有4.2欧姆的差异，做过高速设计的同学应该都清楚这意味着什么。

为了抢救一下16G连接器的阻抗，先把高速信号PIN的反焊盘尺寸扩大：反焊盘加宽5mil，其他不变的情况下，阻抗由89.7欧姆增加到90.1欧姆，不能说没有，聊胜于无。

9 ]. l' Z: ?/ C# f# P
0 i  ?1 |( u2 e) U. A

别急，还有一招，增加PIN到参考平面的间距。具体到本案例，就是在反焊盘加宽5mil的基础上，继续挖空第4层和第5层，参考第6层GND平面！不得不说，为了优化阻抗也是拼了，完全不顾走线层面的一通猛挖。

( G8 ~+ w# ~) r' V

看到结果，大家悬着的心，终于死了——只有0.6欧姆的阻抗提升。

到底什么原因导致16G连接器的阻抗难以提升？是时候请出两个连接器的本尊了。

不知大家看出什么没有？没错，连接器3D模型的管脚差异比在PCB上看平面图可大多了，相比25G连接器的“三寸金莲”，16G连接器简直就是不折不扣的“大脚怪”。想想线宽和铜厚对阻抗的影响，大家应该都能猜到粗细管脚的阻抗差异。

当然，高速先生是喜欢用数据说话的，既然怀疑是16G连接器的大脚拖了阻抗的后腿，那就直接把管脚变细：沿着红色侧面，把管脚内缩5mil。

0 w' o) E7 E) h7 s4 n" ~! [0 ^

果不其然，甚至都不用参考第6层，与25G连接器一样参考第4层地平面，阻抗一样能做到93.5欧姆！

$ P/ ~* Q% d. j7 M

回到本文开头的问题，Layout攻城狮之所以会产生困惑，就在于pcb设计软件上展示的PIN通常只是器件的焊盘，只有看到器件的3D模型（结构图）或者实物，才能发现真正的管脚差异。

当然了，实际设计过程中，Layout攻城狮基本动不了器件的封装尺寸，不过，不能改不代表不需要关注，在低头走线的过程中，也要抬头看看器件的3D模型。从二维到三维，维度提高，格局自然打开。