作者:一博科技0 i) O7 P. s4 f$ {/ G* P( E$ Y. \
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; r1 f$ z; W0 d8 R" x7 i, V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?
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; 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
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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:
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图2 SFP+ 2*8 PLUS连接器结构图 + U' E5 G5 T3 M; p
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它在PCB上的封装如下图所示:
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. z* m! N9 P# ]' S4 ]! x图3 SFP+ 2*8 PLUS连接器在PCB上整体封装图
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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:
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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。
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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
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图5 过孔俯视图
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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
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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:
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' 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
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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。
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0 \4 n. L! Q1 X7 d图8 连接器压入后的过孔侧面图
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' 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。
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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 \
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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
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Table1. 连接器过孔不同处理方式对比 6 U k6 m2 b J- p5 W
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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
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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
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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
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