PCB設(shè)計(jì)：走線包地要打孔有什么建議？

線寬要按50或者100歐姆設(shè)計(jì)，差分線要做等長，電源走線要粗一點(diǎn)，電源地平面最好緊耦合等等這些PCB設(shè)計(jì)的常規(guī)操作相信沒人質(zhì)疑。那么對于走線包地要打孔，估計(jì)你們也不會(huì)有什么意見吧……

有些PCB設(shè)計(jì)的操作，工程師們已經(jīng)在腦海中形成了定勢的思維，甚至都已經(jīng)寫進(jìn)了各種skill或者約束規(guī)則里面。無可否認(rèn)，大部分這些設(shè)計(jì)都是經(jīng)過了多次的驗(yàn)證，說白了就是換誰來做都不會(huì)有問題的那種。前面也說了，對于走線包地要打孔這一點(diǎn)，其實(shí)看起來也是一個(gè)常規(guī)的操作，但是卻并不是每個(gè)人做都能做得很好的哦。我們最近就收到這樣的一個(gè)case，本來想炫一把包地打孔的高手風(fēng)范，結(jié)果還比不上包地不打孔這種我們認(rèn)為錯(cuò)誤的做法。

這個(gè)板子也是一個(gè)比較特殊的板子，首先它只是一塊雙面板，板厚是1mm，其次它居然要走高速線，板內(nèi)的高速線達(dá)到了10Gbps。聽起來是不是很恐怖？當(dāng)然其實(shí)在我們看來，走表層也不是不能走10Gbps的信號，其實(shí)我們甚至還走過25Gbps的光模塊信號。由于可以只在表層走完，而且我們知道1mm的板厚如果要控制100歐姆差分阻抗的話，也就只能通過表層共地的方式進(jìn)行阻抗控制了，下面底層的地基本是影響不了阻抗的了。通過阻抗的精確計(jì)算后，我們確定了差分線的線寬，線距，以及信號線兩邊到包地的距離以便控制到阻抗。如下所示：

板子很簡單，這些10Gbps的高速線就幾對，因此工程師在我們高速先生還沒反應(yīng)過來的時(shí)候就已經(jīng)把走線走出來了，幾inch的走線，走線走在表層，底層鋪下地，然后中間打一些地過孔，距離大概500mil左右的地孔，部分PCB走線如下所示：

然后這個(gè)那么“簡單”的設(shè)計(jì)項(xiàng)目，也沒有說要做仿真，后面準(zhǔn)備投板了，才象征性的發(fā)給我們檢查一下。我們初步看了下就覺得有點(diǎn)問題（這里先賣個(gè)關(guān)子哈），認(rèn)為這個(gè)設(shè)計(jì)比較特別，建議做一下仿真。PCB工程師和客戶都覺得會(huì)不會(huì)夸張了一點(diǎn)，看著我們高速先生堅(jiān)定的眼神之后，還是同意去看一下。

果然，仿真證實(shí)了我們的懷疑，從插損和回?fù)p來看，在較低的頻段就會(huì)有比較尖峰的諧振點(diǎn)?；旧峡隙〞?huì)影響到10Gbps的信號了，下文會(huì)有眼圖的情況哈。

正好這類10Gbps的走線不止一對，另外有一對由于底層需要鋪其他的電源和走線，因此不能像上面這對走線一樣，很幸福的擁有一個(gè)下面完整的參考層，因此另外一對走線只能完全通過表層的包地來控制阻抗，因此也就沒必要在沿途打地過孔了。如下所示：

PCB工程師還戰(zhàn)戰(zhàn)兢兢的過來和我們高速先生說，這對走線底層沒辦法鋪地，所以就沒法打地過孔，會(huì)不會(huì)更差啊。

干脆我們懷著期待的心情又做了一次仿真，結(jié)果奇跡……并沒有出現(xiàn)?。?！

從插損曲線來看，諧振點(diǎn)變得更靠近而且很密了，間隔不到1個(gè)GHz就有一個(gè)諧振，看起來也是一個(gè)比較差的結(jié)果。

但是呢，俗話說得好，沒有對比就沒有傷害。有的東西看起來更差，但是我們一定要有信心，因?yàn)椴恢朗裁磿r(shí)候，別人就會(huì)比你更差。我們把兩種情況擺在一起看下，就會(huì)發(fā)現(xiàn)，其實(shí)不打孔這種看起來不對的做法，其實(shí)反而是兩者較優(yōu)的一方。

如果看不懂上圖的無源參數(shù)也沒關(guān)系，我們把眼圖對比一下，你們就清楚了。

同樣在10Gbps情況下，兩者的眼圖結(jié)果是這樣的：你會(huì)發(fā)現(xiàn)眼高和眼寬都會(huì)有差異，其中眼高居然差了近30mV，抖動(dòng)也有一定的差距。

當(dāng)你千方百計(jì)想遵循規(guī)則或者一些常規(guī)操作去走的時(shí)候，可能出來的結(jié)果反而還不如一個(gè)“懶”的方法。我們經(jīng)常會(huì)認(rèn)為打地過孔進(jìn)行包地肯定是只有好處沒有壞處，但是高速設(shè)計(jì)本身卻并沒有人們想象得那么簡單，很多細(xì)微的東西忽略了可能會(huì)出現(xiàn)這種反常的結(jié)果。

編輯：hfy