使用HFSS仿真高速差分過(guò)孔-2
2017-04-17 by:CAE仿真在線 來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)
對(duì)于高速過(guò)孔,影響信號(hào)完整性的因素包括接地過(guò)孔,過(guò)孔的反焊盤,殘留焊盤,過(guò)孔殘樁,因此對(duì)高速差分過(guò)孔優(yōu)化的時(shí)候,需要從這四個(gè)方面去考慮。
1) 接地過(guò)孔:對(duì)于任何信號(hào)都需要相應(yīng)的信號(hào)回路,信號(hào)導(dǎo)線和信號(hào)回路導(dǎo)線組合在一起才構(gòu)成了一個(gè)完整的信號(hào)路徑;信號(hào)回路導(dǎo)線基本都是在傳輸線的參考面上,信號(hào)導(dǎo)線和信號(hào)回路導(dǎo)線之間的阻抗就是傳輸線的特性阻抗,當(dāng)信號(hào)通過(guò)過(guò)孔進(jìn)行換層的時(shí)候,相應(yīng)的參考面就會(huì)發(fā)生改變,信號(hào)回來(lái)就會(huì)發(fā)生斷點(diǎn),信號(hào)回路只能通過(guò)更遠(yuǎn)的接地過(guò)孔進(jìn)行換層,這樣就造成了阻抗的不連續(xù)性,就會(huì)造成信號(hào)完整性問(wèn)題,因此在信號(hào)線進(jìn)行換層的時(shí)候,信號(hào)回路也需要相應(yīng)的換層,可以通過(guò)在信號(hào)過(guò)孔附近添加接地過(guò)孔為信號(hào)回路提供路徑。
2) 反焊盤:過(guò)孔會(huì)和PCB各個(gè)地層之間產(chǎn)生較大的寄生電容,一方面,寄生電容會(huì)使信號(hào)的上升沿和下降沿變緩,另一方面,傳輸線的特性阻抗與寄生電容成反比,過(guò)孔處的寄生電容的產(chǎn)生使過(guò)孔和地層之間特性阻抗變小,引起阻抗的不連續(xù),造成反射??梢酝ㄟ^(guò)添加反焊盤,擴(kuò)大過(guò)孔導(dǎo)體和地層之間的距離,減小寄生電容,增大特性阻抗。
3) 殘留焊盤:特性阻抗保持恒定的的一個(gè)基本要求是傳播的導(dǎo)體物理結(jié)構(gòu)上橫截面積保持恒定,殘留焊盤會(huì)造成路徑的不均勻性等問(wèn)題,會(huì)影響阻抗連續(xù)性,直接去掉不用的過(guò)孔焊盤
4) 過(guò)孔殘樁:信號(hào)換層的時(shí)候會(huì)遺留過(guò)孔殘樁,過(guò)孔殘樁一方面會(huì)造成阻抗不連續(xù),另一方面還有可能形成微小的天線,向外輻射能量
對(duì)于以上四個(gè)方面,殘留焊盤直接去掉,接地過(guò)孔固定位置,在這個(gè)的前提下來(lái)仿真另外兩個(gè)參數(shù),求出最佳的反焊盤大小和背鉆尺寸。
1不做任何優(yōu)化的仿真結(jié)果
2反焊盤對(duì)過(guò)孔參數(shù)的影響
反焊盤的添加對(duì)特性阻抗和S參數(shù)的優(yōu)化有及其明顯的改善。
3背鉆工藝對(duì)過(guò)孔參數(shù)的影響
背鉆工藝對(duì)對(duì)特性阻抗和S參數(shù)的優(yōu)化有及其明顯的改善,但并沒(méi)有添加反焊盤的效果好。
4. 背鉆工藝和反焊盤對(duì)過(guò)孔參數(shù)的綜合影響
使用HFSS的Optimetrics功能對(duì)背鉆尺寸大小和反焊盤尺寸進(jìn)行聯(lián)合仿真,
背鉆尺寸(半徑):7mil到15mil,步長(zhǎng)2mil
反焊盤尺寸:15mil到30mil,步長(zhǎng)3mil
仿真結(jié)果
從S參數(shù)仿真圖中可以看出主仿真結(jié)果主要分成3個(gè)部分:最下方的15mil反焊盤的仿真結(jié)果;中間的18mil反焊盤仿真結(jié)果,上部21mil到30mil反焊盤仿真結(jié)果。
所以我們反焊盤大小應(yīng)該在21mil到30mil(不能再大,不然會(huì)碰觸到接地過(guò)孔)之間。
從仿真結(jié)果來(lái)看,在7mil到15mil之間的時(shí)候,背鉆尺寸越大,優(yōu)化效果越好,本仿真只做到15mil,可以加大尺寸繼續(xù)仿真,從中選出比較合適的背鉆尺寸。
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