隨著電子行業(yè)的高速發(fā)展,高速 PCB 布線密度的增加,頻率和開(kāi)關(guān)提速,相對(duì)應(yīng)的高速pcb設(shè)計(jì)要求也越來(lái)越嚴(yán)格。在高速pcb設(shè)計(jì)中,通常采用多層板進(jìn)行設(shè)計(jì),那么在設(shè)置中無(wú)可避免的就需要利用到過(guò)孔來(lái)實(shí)現(xiàn)互連。過(guò)孔做為互連結(jié)構(gòu)之一,就相當(dāng)于一個(gè)信號(hào)傳輸?shù)囊环N離散結(jié)構(gòu),會(huì)導(dǎo)致高速pcb設(shè)計(jì)中的信號(hào)反射、衰減,信號(hào)完整性問(wèn)題,影響信號(hào)傳輸質(zhì)量的重要因素,進(jìn)而影響整個(gè)系統(tǒng)的性能。
1.過(guò)孔的介紹
在高速 PCB 設(shè)計(jì)中,微帶線帶狀線廣泛用于微波信號(hào)傳輸線,垂直過(guò)孔是最常見(jiàn)的形式互連傳輸線連接。過(guò)孔被分割分為三類:通孔、盲孔和埋孔。盲孔位于印刷品的頂面和內(nèi)層電路板,有一定的深度,作為連接線線路和內(nèi)部電路,深度通常不再比一定的比例(孔徑)。埋孔是連接孔在印刷電路板的內(nèi)部,不延伸到電路板面。兩個(gè)孔僅穿透層的一部分PCB的,一般是在層壓之前完成的過(guò)孔形成過(guò)程。第三個(gè)叫做通孔,它通過(guò)整個(gè)電路板,可用于實(shí)現(xiàn)互連或作為安裝定位孔成分,如圖1所示
2. 接地過(guò)孔對(duì)傳輸性能的影響
過(guò)孔按照連接的信號(hào)作用可分為:信號(hào)過(guò)孔、電源過(guò)孔、接地過(guò)孔和散熱過(guò)孔。這里主要討論一個(gè)接地過(guò)孔,原因在于在信號(hào)傳輸過(guò)程中,為了提供最小返回信號(hào)路徑,如圖2所示,通常添加信號(hào)信號(hào)過(guò)孔周圍的接地過(guò)孔。利用過(guò)孔連接時(shí),由于是通過(guò)點(diǎn)連接層會(huì)造成一定的阻抗不連續(xù),因此為了減小信號(hào)返回路徑的包圍區(qū)域,不得不在信號(hào)周圍加上足夠的接地過(guò)孔來(lái)提供一個(gè)最短的信號(hào)返回路徑,以便減少信號(hào)的emi輻射,如圖3所示。
在滿足設(shè)計(jì)要求的情況下,可以在電路板上多打一些接地過(guò)孔,這樣可以很好地接觸地面層連接,提供電磁屏蔽,并減少電磁輻射
針對(duì)于接地過(guò)孔有以下幾個(gè)設(shè)計(jì)結(jié)論:
1)接地過(guò)孔的直徑:當(dāng)過(guò)孔、焊盤、反焊盤尺寸固定時(shí),插入損耗與信號(hào)成正比過(guò)孔,即接地直徑越大,越小插入損耗,信號(hào)傳輸質(zhì)量更好;較大的接地過(guò)孔直徑,較小的反射。
2)接地過(guò)孔的距離:當(dāng)過(guò)孔、焊盤、反焊盤尺寸固定時(shí),距離越小,越小插入損耗,信號(hào)傳輸質(zhì)量更好,反射越小。
3)接地過(guò)孔的數(shù)目:當(dāng)過(guò)孔,焊盤,反焊盤尺寸固定,越多接地過(guò)孔,傳輸損耗越小,質(zhì)量越好傳輸信號(hào)。
3. 過(guò)孔間距對(duì)信號(hào)傳輸造成的影響
在高速pcb設(shè)計(jì)中,當(dāng)一個(gè)區(qū)域需要打數(shù)目較多的過(guò)孔時(shí),過(guò)孔之間的間距會(huì)造成什么影響,如圖4對(duì)比所示,可以看出,當(dāng)過(guò)孔間距較近時(shí),會(huì)造成銅皮割裂,致使信號(hào)傳輸?shù)穆窂阶冮L(zhǎng),延時(shí)增加,反之,增大過(guò)孔之間的間距能夠使信號(hào)傳輸路徑更短,延時(shí)更短。因此在高速pcb設(shè)計(jì)中,控制好過(guò)孔間距能有效的提高信號(hào)傳輸速度及質(zhì)量。
結(jié)論:
過(guò)孔的設(shè)計(jì)是高速PCB設(shè)計(jì)的重要因素,信號(hào)完整性分析似乎可以過(guò)孔結(jié)構(gòu)和接地過(guò)孔不容忽視,對(duì)高速PCB中對(duì)于過(guò)孔的合理使用,可以改善其信號(hào)傳輸性能和傳輸質(zhì)量,以及還可以獲得很好的電磁屏蔽效果,就是對(duì)高速穩(wěn)定的數(shù)字系統(tǒng)非常重要設(shè)計(jì)。
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原文標(biāo)題:過(guò)孔在高速pcb設(shè)計(jì)中的影響
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