連接器過孔stub對信號的影響

2017-10-16 by:CAE仿真在線來源:互聯網

假設PCB厚度=2.2mm,信號從top層經過孔換層到內側,本文用連接器的過孔為例進行說明,某連接器的過孔完成孔徑(即電鍍后)是0.46mm,但鉆孔孔徑是0.55mm(即電鍍前),如下圖所示:

圖 1過孔結構圖

下面我們進行該過孔進行建模仿真,看看過孔stub到底對信號有什么樣的影響,影響有多大。

過孔孔徑0.55mm,過孔是空心的,紅色圓環為孔壁,過孔的俯視圖如下所示:

圖 2過孔俯視圖

1、當過孔不背鉆時,從bottom到布線層的過孔stub為30.6mil,如下圖所示:

圖 3 過孔不背鉆側面圖

2、對過孔背鉆,為了不傷害到布線層,進行背鉆時會留個安全間距,以2.2mm的板厚,背鉆殘端會有2~10mil,我們按照最差的情況進行分析,即背鉆后過孔stub=10mil,如下圖所示:

圖 4過孔背鉆側面圖

以上兩種情況下的插損如下圖所示:

圖 5各種情況插損對比圖

圖 6各種情況回損對比圖

說明:

SDD21_1:Case1過孔不背鉆,過孔stub為30.6mil;

SDD21_2:Case2過孔背鉆,過孔stub為10mil。

Table1.過孔不同處理方式對比

對于10Gbps的信號,在其奈奎斯特頻率5GHz處,背不背鉆,兩者的差異只有0.1dB。
但是對于25Gbps的信號,在其奈奎斯特頻率12.5GHz處,不背鉆時的插損=-1.459dB,背鉆后的插損=-0.885dB,背鉆后插損提升了0.574dB,這個什么概念呢?相當于走線可以多走近1inch,一對過孔的殘端縮短20.6mil對信號就有如此大的提升,如果過孔stub更長的情況呢?如果有多對過孔呢?
不背鉆時過孔stub=30.6mil,信號在35GHz處就發生諧振,且在50GHz內有兩次諧振;而背鉆后過孔stub=10mil,信號的諧振頻率點由35GHz推遲到了46.9GHz。
過孔stub=10mil時的回損比過孔stub=30.6mil時的回損提升了4.57dB。

到此,相信大家知道不同信號速率有不同的容忍的過孔stub長度,越高速的信號,過孔進行背鉆得到的收益越大。

問題來了

過孔殘端對信號還有哪些影響?插上連接器后,過孔又該如何處理?

轉自:一搏科技高速先生劉麗娟 | 文

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