在分析过孔前,还一个要补充说明上节分析走线时漏下的点,差分线组内等长绕线时,绕线的准则,如8所示
图8
过孔:
过孔对于PCB来说是一个连接相同信号不同层的桥梁
下边就用桥梁来类比过孔了
当一条路上,车都是小车,流量也不大时,可以用一座普通桥梁就可以了(普通VIA)
当一条路上,车很多且川流不息,那就要保持整个通道的宽度不发生变化了(高速VIA)
当一条路上,跑的车都是大车,那就要保持整个通道的最小宽度与承载量了(电源VIA)
普通VIA与电源VIA没什么好说的,重点来分析高速信号下通道中VIA的参数影响,还是注意点。
这节很多知识都是参考网络上的信号完整性分析下的结果,不过有些经验,不要量化分析,也是可以直接用在平常的PCB设计中的。
首先看下VIA的结构,如图9所示
图9
包含有:过孔焊盘,板通孔,隔离盘
高速过孔,我们要保证它在整个通道的与其它元素的阻抗一致性,就是从VIA的结构元素中,一个一个的优化它们,从而达到要求。
就是上边所说的过孔焊盘,板通孔,隔离盘这三个元素。
具体的优化过程,可以找些资料来看,因为我也不懂,我只是应用为主。有些资料应该可以分享:
HFSS: 有一个3D VIA生成插件(网络可以下载到,关键字:hfss 3d via Wizard)
现在来看来,TI的DEMO上是怎么处理的。
1:参考层的隔离圈,是差分对过孔共用一个椭圆型的隔离圈(anti-pad)
2:差分对过孔旁边,都一个粉色过孔。这一对粉色过孔(GND网络(广义一点,就是信号参考层的网络属性)),
是为信号换层,提供一个最近的回流路径(这一点很重要,也在大部分的高速PCB中会频繁使用)
3:在PWR,signal层,如下图所示都有一个大椭圆隔离圈,就是把差分对过孔和提供最近回流路径过孔与其它信号都做一定的隔离
4:在叠层那一节中,有提有俩个问题,关于叠层的安排问题,在这里,来说说我的理解:
A:插件J2到U1的信号有点交错,所以走线就要有俩层,通过过孔来调节线序,然后因为信号的原因,
信号走线的每一层都必需要有一个参考层来参考,所以要加俩个GND层,就4层了。
然后再加个PWR来走电源,其实这板子上的信号线都可以俩层走完,但为了保持对称性与有钱任性,再加个signal层了。
B:还有个问题,用4层可以不可以?
是可以的,但需要注意一些点
假设叠层如:top-gnd-signal-bottom
1:差分信号的参考层(也就是说,要在bottom层的差分对上边的参考层signal层处铺上GND铜皮,
最重要的是还要打GND过孔,保持优秀的连接性) 2:板子电源比较简单,完全可以在signal层,走出符合板子电源要求的通道(必需要加强电源的通道上的滤波性能)
3:其它不太重要的走线,也可以走在signal层上
总结:最重要的是前面俩点,不能含糊。第三点可以折中处理
C:差分对为什么要走在top与bottom上,我可以不可以,走在内层,叠层是这样的:top-gnd-signal-gnd-pwr-bottom,
差分信号走在top 与signal上?
可是可以,这样的走线,会引发一个新的问题via-stub(如图9所示的过孔残桩),
要解决这一问题,要加一个生产工序(背钻,把过孔残桩给钻掉)
关于这方面的资料,搜索关键字:viastub, back drill
5:过孔在通道等长处理时,也是一个不能忽略的元素,allegro中有加入VIA数据来计算通道长度的选项。
这个选项正确应用的前提是,你在软件中的叠层设置要符合板子的实际情况,不然的就,就算计算出来,也是错的。
过孔就到这里了,下节是焊盘的一些分析
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