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楼主: edadoc
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当连接器pin stub≥过孔stub,过孔stub是否还需要背钻?

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发表于 2017-12-6 14:12:50 | 显示全部楼层 |阅读模式
作者:一博科技0 i) O7 P. s4 f$ {/ G* P( E$ Y. \

4 I! S9 ?8 B2 h: L0 k# m" W

; r1 f$ z; W0 d8 R" x7 i, V
我们对于过孔背钻已经不陌生了,针对不同信号速率能留容忍的过孔stub长度,相信很多人心中也有概念了。我们在前篇也提到了连接器过孔stub对信号的影响,有兴趣的朋友可前往阅读http://www.edadoc.com/cn/TechnicalArticle/Show.aspx?id=1122
但是当连接器pin残留长度≥过孔stub ,过孔stub是否还需要背钻,过孔背钻还有多大的意义?7 ~9 [+ U( I9 w9 x- ~) n  h1 A

# f, }" K' ^$ n1 b) H4 z高速信号的连接器pin的样子都是下图1所示,pin可以分解成3个部分,其中只有pin_2这部分是与过孔孔壁接触的,也就是我们常说的鱼眼。Pin_1负责将信号从连接器引入过孔中;Pin_2负责将信号传递给过孔;pin_3对于信号来说就没有正面的作用了,就是一段stub,为了跟过孔stub相区别,我们在这称之为pin stub,这个pin stub长度对于信号的影响有多大?
/ m+ t4 k! |6 H

; u( @8 V' j+ T9 T) V9 a
图1  高速信号连接器pin示意图
7 e) |8 ?, B. ~4 B8 Y

. P  H2 N3 O; M# Z( _- h& ~

2 G% P8 G1 U+ K' q# q4 \2 i8 s5 c( Z# W下面我们以SFP+ 2*8 PLUS连接器为例进行探讨。这款连接器的针长2.07+/-0.25mm (1.82mm~2.32mm),如下图所示:
% y& |( N8 d: P! X+ R% l. V
. @( X% N/ R' Z& Y, v
图2  SFP+ 2*8 PLUS连接器结构图
+ U' E5 G5 T3 M; p
* |* n( l0 m. z+ H
它在PCB上的封装如下图所示:
( f& n! G- R8 l. b, `

. z* m! N9 P# ]' S4 ]! x
图3  SFP+ 2*8 PLUS连接器在PCB上整体封装图

1 c, G- k2 d# J' N4 ^2 W. v) R1 _$ R- G' q
由于一个连接器包含8个光口,为了更清晰地展示它的管脚分布,我们把其中一个光口放大,如下图所示:
) o  x# w& ?8 D4 U

9 M9 X9 d2 R' f' Y# M
图4   SFP+ 2*8 PLUS连接器在PCB上单个光口封装图
  f7 ^1 D( {/ D6 M1 R4 W9 H

: q. h; z2 S0 b$ t- n" V. g假设PCB厚度=2.2mm,连接器信号pin长2.2mm,连接器从top层往下压。
* \8 W/ [$ r2 l. T* j7 Q( O. B% U6 F0 Q, }; V& k+ D) i# h: p
1.        当没有把连接器压进过孔,过孔是空心的,红色圆环为孔壁,过孔的俯视图如下所示:8 E9 j7 @: V9 o- t* i, w
- n! F; i( v, w, M& P1 j
图5   过孔俯视图
9 e# k! h2 a7 z3 `8 h' W! c3 e) `' _
" F; |' F( z: W% T' {& u! c; G

9 g0 p) b7 I5 Z4 y3 `) q从bottom到布线层的过孔stub为30.6mil,对过孔做背钻,残留10mil的stub,如下图所示:# W# |) `$ D2 ]7 q' C! I
9 u; e7 V1 k2 E# D2 C7 a3 n
图6   过孔背钻侧面图

4 [. w& P: |7 }+ g7 A' L: m2 \$ o2.        当把连接器压进过孔,过孔的俯视图如下所示:
( O* C! Q# a: _. q3 c

' K- k; v" i. Z- ~3 r
图7   连接器压入后的过孔俯视图5 f7 B. [# s1 c: N( U( s4 {2 s
0 k4 I' r. B  K. D* _3 J

7 }- C2 J" Q: g$ L2.1        当过孔不背钻时,压上连接器后,从bottom到布线层的过孔stub为30.6mil,从布线层到pin的底部有30.6mil,即pin stub=30.6mil。
# _9 J1 [. `! M" q1 \

0 \4 n. L! Q1 X7 d
图8   连接器压入后的过孔侧面图

5 B+ g  K3 _; G: l0 b/ r
' J! G  l8 y& V- j2 @2.2        当过孔从底部背钻时,压上连接器后,从bottom到布线层的过孔stub为10mil,pin stub依然=30.6mil。
6 ]/ m3 B( E; t) E3 z4 \; n
. E' P& `0 Q5 }8 g* s
图9   连接器压入后,过孔底部背钻图
9 k! N! a3 L! v; p

# K4 W/ T! u2 ^- v  ?# O" {以上各种情况下的插损如下图所示:% c+ |8 u, v" W% S+ {$ F! ~  ], ]  N

, m# K& M6 X8 p' l; S; R' I
图10   各种情况插损对比图6 M% E1 E  n# U) W9 \
% i) B1 j; h! L
9 Z4 o* L6 T' h) a8 x8 b( q8 p4 v
说明:& L" g( w  D# x, c$ w3 l
SDD21_1:Case1仅有过孔,过孔背钻,从bottom到布线层的过孔stub为10mil;& m1 j+ P; F& \2 t, C  S$ g; Q+ T0 ]
SDD21_2:Case2过孔插上连接器的pin后,pin stub=30.6mil;过孔不背钻,从bottom到布线层的过孔stub为30.6mil;
0 j( l$ s8 X* u6 Q6 gSDD21_3:Case3过孔插上连接器的pin后,pin stub=30.6mil;过孔底层背钻,从bottom到布线层的过孔stub为10mil 。( _+ S& Y2 r3 `# W3 e1 s# c
- \- j' @% j" j" ^, H8 B

/ W  y1 p$ u- q  Y* g
% m) Q8 Q; I* j6 W* y
Table1. 连接器过孔不同处理方式对比
6 U  k6 m2 b  J- p5 W
* G" h( ^" K# n
当连接器针长非常长,甚至跟板厚一样了,即pin stub≥过孔stub,依然必须对过孔stub进行背钻,不要犹豫,just do it!因为1. 压上连接器后,过孔背不背钻两者在12.5GHz处的差异差了0.418dB(Case3-Case2=0.418dB);2.谐振点的位置由过孔stub决定,如果过孔不背钻,谐振频率提前了12GHz。5 w. [6 l, M5 q" `0 D
4 h, K# k! h0 |# b5 {
虽然过孔stub的影响要大于pin stub 的影响,谐振点的位置由过孔stub决定,但pin stub对插损是有拉低作用的,见Case1、Case3的比较:在同样的过孔stub情况下,pin stub在12.5GHz处对插损拉低了0.165dB(Case3-Case1=0.165dB),但谐振点的位置相差无几;6 r% Y2 [: i4 b* @/ S" T

/ |4 x0 p: F( h8 v7 L5 ~7 \仿真与真实的差异之处:Case3是我们做产品时,连接器压入过后的真实情况,而与之对应的仿真情况,很多人用的是Case1(即用“过孔”代替“过孔+连接器pin”的效应)这样仿真与真实情况在12.5GHz处的差异有0.165dB,如果链路中会出现2个连接器,那么仿真与真实值就差了0.35dB,当系统裕量紧张时,这点值得关注。0 G5 h+ J# h3 {/ d0 y4 l" S
: Z7 f, n$ ?* E) {
) j6 K0 I: h7 {  r" ]. O. m+ C) ^  n
经过本文的分析,相信大家对连接器pin +过孔的综合效应有了清楚的认识,特别是pin stub的影响,在连接器选型时建议还是尽量选择短针的连接器、选择靠下的布线层进行布线,以减小pin stub 的影响。/ j3 U9 |' }8 x

& f: K8 @: \5 w# E
" J+ [1 E, L8 }
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发表于 2017-12-18 10:04:46 | 显示全部楼层
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好资料!!!谢谢分享!
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山无棱天地合才敢与君绝 哈哈
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好好学习下,,,,,,,,,,
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支持~~很不错的资料,回复一个获取下载币
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正在努力学习中,希望能帮到我 感谢
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~~~~~~~~~~~~~~
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很不错,干货
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发表于 2018-12-17 04:36:58 | 显示全部楼层
不知道是不是我要的 先下载了
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