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连接器过孔stub对信号的影响

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发表于 2017-12-1 14:08:25 | 显示全部楼层 |阅读模式
作者:一博科技0 \) ]* I4 A- P" V* K" x' @
" c+ K. F+ x) ^! ^) V; `, A
假设PCB厚度=2.2mm,信号从top层经过孔换层到内侧,本文用连接器的过孔为例进行说明,某连接器的过孔完成孔径(即电镀后)是0.46mm,但钻孔孔径是0.55mm(即电镀前),如下图所示:
图 1过孔结构图

$ e+ _* |5 G2 P" W
0 J- Q) t6 J: b: n$ o下面我们对该过孔进行建模仿真,看看过孔stub到底对信号有什么样的影响,影响有多大。
2 X7 b5 |3 l& n- S3 u
& u2 z/ [2 U% r# l& W) o& C过孔孔径0.55mm,过孔是空心的,红色圆环为孔壁,过孔的俯视图如下所示:
- ~* v1 V5 M7 s

6 \' j7 F/ a- @
图 2过孔俯视图) ]2 c1 b5 F7 X2 y1 ?, o+ u
+ i( F6 Q4 b3 F# s

& `4 J  E. X# O" q! n8 d8 m1.        当过孔不背钻时,从bottom到布线层的过孔stub为30.6mil,如下图所示:
5 o9 a- m* Z1 H- q) G# |7 w$ I

7 g. v+ K- ^( w9 u
图 3   过孔不背钻侧面图# r' a; J- r% s9 j4 \

5 S+ }0 l  Y/ P* t
% I* K% C& P! w+ l
2.        对过孔背钻,为了不伤害到布线层,进行背钻时会留个安全间距,以2.2mm的板厚,背钻残端会有2~10mil,我们按照最差的情况进行分析,即背钻后过孔stub=10mil,如下图所示:9 l, [( b, ?$ P% d& @' {
% d, r& I' a+ N" v
图 4   过孔背钻侧面图
3 M/ O' O. l. ^8 a3 J
以上两种情况下的插损如下图所示:, {0 b$ M+ D, H$ u" Z1 n7 q" \
, r  A. A2 b1 r  J9 K) [
图 5各种情况插损对比图

7 j  e6 X$ Z4 @+ r% E) ~

- ?4 h1 m& R4 v" {4 X" K2 ^& x* s
. ^! I% ~4 O9 H" a! R- m# }, k
图 6各种情况回损对比图
: H. T/ x3 O' Q* }0 w/ R8 y
; P5 T9 z* ^* O+ o/ V9 B# A8 b
说明:
2 i% T) l7 |; M6 o2 A5 iSDD21_1:Case1过孔不背钻,过孔stub为30.6mil;
3 V& j3 U3 v5 H) i' YSDD21_2:Case2过孔背钻,过孔stub为10mil。  L; @- O, E( H: K6 S4 E! x
& b3 N9 l  @( d& `( n
Table1.过孔不同处理方式对比
# N4 G! m& T: T( E. k! f

. R& C2 H. n, e* [9 ^2 t. B) E% n5 F
$ v# _) t; m+ {1 N) |, O

) g2 a1 \; q# H! k+ ?# P8 L& V0 ~! F' f* a
# q, ~  m% B, q) S8 M
  • 对于10Gbps的信号,在其奈奎斯特频率5GHz处,背不背钻,两者的差异只有0.1dB。
  • 但是对于25Gbps的信号,在其奈奎斯特频率12.5GHz处,不背钻时的插损=-1.459dB,背钻后的插损=-0.885dB,背钻后插损提升了0.574dB,这个什么概念呢?相当于走线可以多走近1inch,一对过孔的残端缩短20.6mil对信号就有如此大的提升,如果过孔stub更长的情况呢?如果有多对过孔呢?
  • 不背钻时过孔stub=30.6mil,信号在35GHz处就发生谐振,且在50GHz内有两次谐振;而背钻后过孔stub=10mil,信号的谐振频率点由35GHz推迟到了46.9GHz。
  • 过孔stub=10mil时的回损比过孔stub=30.6mil时的回损提升了4.57dB。
  • : ^% E3 u: \; w0 A+ b
到此,相信大家知道不同信号速率有不同的容忍的过孔stub长度,越高速的信号,过孔进行背钻得到的收益越大。
: z0 A* e% u/ i* r# Q; u
一博科技专注于高速PCB设计、PCB生产、SMT贴片、物料代购http://www.edadoc.com
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发表于 2017-12-18 10:21:50 | 显示全部楼层
7 M7 I2 i! r0 q* Y" }: C4 p
好资料!!!谢谢分享!
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发表于 2018-12-6 07:04:50 | 显示全部楼层
下载大神的的原创~~666
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发表于 2018-12-7 11:38:35 | 显示全部楼层
干货资料,值得一看,感谢楼主分享!
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发表于 2018-12-7 12:56:33 | 显示全部楼层
山无棱天地合才敢与君绝 哈哈
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发表于 2018-12-10 07:09:25 | 显示全部楼层
资料很丰富,正好需要,多向大家学习下
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发表于 2018-12-13 03:52:32 | 显示全部楼层
很不错,干货
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发表于 2018-12-15 08:18:22 | 显示全部楼层
感谢楼主分享,下载练习
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发表于 2018-12-15 15:23:05 | 显示全部楼层
不知道是不是我要的 先下载了
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发表于 2018-12-16 22:35:00 | 显示全部楼层
下载了,.....
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