作者:一博科技
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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
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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
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它在PCB上的封装如下图所示:
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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
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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:
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图5 过孔俯视图
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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:
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( }5 @, q0 O% E图7 连接器压入后的过孔俯视图
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$ 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。
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& |6 I/ M9 x( N: b Q0 v图8 连接器压入后的过孔侧面图
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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
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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
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! ~. 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
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, W' ?# d6 o- ZTable1. 连接器过孔不同处理方式对比 W: l# Z- u5 e) S: N: _& K
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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。
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* 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;
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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。
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( 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。
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