作者:一博科技4 N8 _6 [ i* B
F3 \* N, n. r3 d$ q对于连接器pin stub的影响,通过上一篇的连接器过孔系列之pin stub篇,我们已经知道连接器pin stub过长对信号有恶化效应。但是当没有其他的连接器可选、可替代,将过孔反焊盘扩大、非功能焊盘去掉、换成low Dk/low Df的板材等优化措施均已用上,而我们的系统裕量依然不够,仍需处处抠裕量,任何地方的提升都对系统性能有着不可忽视的作用时,是否有方法进一步提升连接器过孔处的性能? F! w: X: D+ B# Q9 o7 u7 O
/ A) ~9 `3 V: f' H4 R. R* 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。上一篇文章讲了这个pin stub对于信号的影响有多大。今天我们要进一步分析把图1所示的连接器插入过孔后,连接器pin与过孔相结合后的效应
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图1高速信号连接器pin示意图& u+ f1 I, @, d& j3 f; m
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/ d6 }7 v4 ~- h' ]/ W9 {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。
* C- X4 b8 E9 b; B当过孔不做背钻时,将连接器压进过孔,连接器的pin+过孔的示意图如下所示:8 B: Z! m) M, I' x* f
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图2 过孔不背钻,高速信号连接器pin插入过孔后的示意图 m: R. x. O! v! P- o) \
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当过孔底部做背钻后,再将连接器压进过孔,连接器的pin+过孔的示意图如下所示:
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1 u5 u" q2 @" l8 p图3 过孔底部背钻后,高速信号连接器pin插入过孔后的示意图 % r' {' c4 g- X9 Q! b. K& B
. F- Y6 N9 E# J6 P当过孔顶部做背钻后,再将连接器压进过孔,连接器的pin+过孔的示意图如下所示:
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图4 过孔顶部背钻后,高速信号连接器pin插入过孔后的示意图1 C, T+ H% \ {3 {4 z! [8 G! a5 J
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当过孔双面做背钻后,再将连接器压进过孔,连接器的pin+过孔的示意图如下所示:! @6 F, p4 I/ o; F
2 i) f1 N) j7 c T) t图5 过孔双面背钻后,高速信号连接器pin插入过孔后的示意图 5 D2 R. a, Z: B( |! a: ~
+ g) K0 f- F6 J针对图3~图5的三种背钻方式进行建模仿真,看看有多大差异。1 s, m3 ?& K2 J* y. `; b. |
, o& j3 z: j9 u1. 过孔从底部背钻,压上连接器后,pin stub=30.6mil,从top到鱼眼的过孔stub(上stub)为24.4mil,从bottom到布线层的过孔stub(下stub)为10mil。3 o# {' o, C( u& N% a3 l
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图6 过孔底部背钻,pin stub、过孔stub
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. h4 @& W9 i% ~. V2 O* Y! _% P- p! L2. 过孔从顶部背钻(离鱼眼位置留有10mil的安全距离),压上连接器后,pin stub=30.6mil,从top到鱼眼的过孔stub(上stub)为10mil,从bottom到布线层的过孔stub(下stub)为30.6mil。
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3 S; E2 S: W" T- V! D w: u- f( j+ M图7 过孔顶部背钻,pin stub、过孔stub 7 _7 {7 i+ I1 n* L1 D _2 g
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3. 过孔双面过孔背钻后,压上连接器后,pin stub=30.6mil,从top到鱼眼的过孔stub(上stub)为10mil,从bottom到布线层的过孔stub(下stub)为10mil。1 F$ s- X. q7 p P+ N- {4 v7 J
1 S! k0 x) e2 b& P% Y/ j图8 过孔双面背钻,pin stub、过孔stub
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以上3种情况下的插损如下图所示:9 j! w$ K1 S$ U: Q6 s H
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图9 各种情况插损对比图/ W! t( O/ e. Y0 [0 l* c0 V
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说明:
6 Z" D/ K7 e# K/ x0 @# aSDD21_1:Case1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(下stub)为10mil,从top到鱼眼的过孔stub(上stub)为24.4mil 。4 y5 f( D( Y2 N) Y
0 I9 _! I3 }2 WSDD21_2:Case2过孔插上连接器的pin后,pin stub=30.6mil;过孔顶层背钻,从bottom到布线层的过孔stub(下stub)为30.6mil,从top到鱼眼的过孔stub(上stub)为10mil。
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SDD21_3:Case3过孔插上连接器的pin后,pin stub=30.6mil;过孔双面背钻,从bottom到布线层的过孔stub(下stub)为10mil,从top到鱼眼的过孔stub(上stub)为10mil。
$ g2 N! A, U3 |' D9 e8 ^7 p8 [% wTable1. 连接器过孔不同处理方式对比4 C) y E; y* V: V5 @6 O2 S- A
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# p" p6 h. _& Q- 双面背钻比仅底部背钻,插损提升了0.182dB(Case3-Case1),像背板系统,正常情况下系统链路上会有两个连接器,这两个连接器会引入4对过孔,如果采用双面背钻,这条链路可以提升0.728dB!惊不惊喜?开不开心?
- 由于连接器pin_1(见图1所示)的长度不长,造成与之对应的过孔上部stub一般也就二十几mil,比起过孔下部stub动辄四五十mil的长度,短了一大截,所以很少有人会去关注过孔上部stub。但是如果连接器pin stub过长,没有更好的连接器可选、可替代,而我们的系统裕量又不够,需要处处抠裕量时,过孔双面背钻不失为一种选择。- S& T( u( O }: Q- I( }6 y
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