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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
4 T8 ^+ [5 M& |, h" D2 m) ^2 k& P9 K. B' @5 [. T
+ B! b! A) N1 I& V7 z% _7 h" g: ^
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?/ |0 ?" g3 n$ a/ {

" K1 d1 U# y! I3 {% S7 w2 l5 Z% B4 N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?0 t$ q# Q  z+ C! ?2 S7 [* V

: t) a/ ~" l3 B8 I
图1  高速信号连接器pin示意图
8 I$ O3 J: {9 L

1 F% {# z7 ~) y! h  k' M4 [9 [4 ^
& t& N; x7 p/ S1 }
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:/ S* y  v0 e, z1 S( d

, `7 ?7 t5 D" i# s
图2  SFP+ 2*8 PLUS连接器结构图
7 ?( ~- S2 L4 k1 |5 s1 H, ]$ w
0 v' Z: O4 i& _
它在PCB上的封装如下图所示:
; s: D5 k* y5 j& ?5 j. M
& B  }) K% {9 w( y& r
图3  SFP+ 2*8 PLUS连接器在PCB上整体封装图
( C% G3 b, c4 E( H

2 Z2 x4 \8 {' K# O  r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:) }; O4 Z+ r& s' B0 G* T4 L) `

; a4 t; |! m" q( s' S8 b( [% t
图4   SFP+ 2*8 PLUS连接器在PCB上单个光口封装图

/ b( x. z( }. q! @, l- B: ~0 F. R6 m/ y* {- l' s
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。0 d. P) j/ _: r0 e7 P8 v; C+ S

# f( Y3 Y" _; W4 p- c$ E: c1.        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:
( J+ O& `* T% ~0 k0 _7 `2 p
  v$ ^9 A" P7 c
图5   过孔俯视图
! ?4 J% B+ z2 D' L2 T7 m5 f0 Q% d4 G' X' }/ a

  f+ W6 [7 Y. `2 f) U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:* O- V  I1 A$ W: p- p2 V

. |, ?$ o5 y; C
图6   过孔背钻侧面图
8 m4 e2 y: f. c
2.        当把连接器压进过孔,过孔的俯视图如下所示:
1 ?4 b* i% X1 |+ h

( }5 @, q0 O% E
图7   连接器压入后的过孔俯视图
9 j& R/ p6 ]! k( k9 a! N+ k( y: C
: f* s. Y! L; f* A/ q3 P% X& h1 f1 v

$ k" n; l0 f' ^. }+ I( Q2.1        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。
3 q: V7 N5 H2 Z4 @/ S

& |6 I/ M9 x( N: b  Q0 v
图8   连接器压入后的过孔侧面图

! Y; [$ x  z- b; I/ w5 O" ]) _1 H% b  j0 i+ H6 P5 g) C6 K2 T
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。. |# [4 r3 y; o/ V5 n

$ e  b. @8 P0 P: n6 L' V
图9   连接器压入后,过孔底部背钻图

7 e* v  T7 `% m! }# `! c% b6 |1 U- l( S0 Q2 Z
以上各种情况下的插损如下图所示:2 y5 L' L! I5 G; j- J" |2 W

' x: k; G* m' z& i
图10   各种情况插损对比图$ C$ b$ F) [% j; }: g

/ a1 k2 w: ]  U4 n  t  N6 v

! ~. L* u1 L2 r# y4 r2 v说明:0 M; Z& O+ V- s0 P6 _$ }$ s/ Z
SDD21_1:Case1仅有过孔,过孔背钻,从bottom到布线层的过孔stub为10mil;
$ }- x! M0 T5 mSDD21_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;
2 H: u0 [- J0 k& c# S& uSDD21_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 。9 k) \6 ]5 W5 B3 L. B$ A

" M+ K; K/ r. c
1 g; F1 ]* m# K& ]; T/ }

, W' ?# d6 o- Z
Table1. 连接器过孔不同处理方式对比
  W: l# Z- u5 e) S: N: _& K
# M& A+ M# G) D5 C
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。
6 J3 F$ W7 R; y- ?$ M6 ~/ z% N
* a/ L4 m' M& W- u$ }3 ^* T" b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;
/ p/ Q* R7 _2 V# L$ Q8 Z6 t5 E( }6 J/ b6 C" `
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。
! j3 i. n/ K* @) g& i6 b- }8 ]- k. ^, \+ R1 t' p( w

( p' v) e2 M! Z5 M2 d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。
, Z# [  t2 Q. r* v' n  i
. Z# K' d6 Z1 M

$ g3 ?6 D. @8 }) U' q) ]- n9 ?
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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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发表于 2018-12-12 06:11:29 | 显示全部楼层
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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