信號(hào)完整性在高頻高速電路中十分重要,差分過孔的不連續(xù)性會(huì)嚴(yán)重影響到信號(hào)的完整性,針對(duì)高速印制電路板（printed circuit board,PCB）中差分信號(hào)與共模信號(hào)對(duì)差分過孔的低反射、高傳輸和阻抗穩(wěn)定的設(shè)計(jì)要求,首先建立差分過孔的等效物理模型與電路模型進(jìn)行差分過孔的差分信號(hào)與共模信號(hào)的性能分析;然后在PCB層疊結(jié)構(gòu)和布線模式設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上運(yùn)用三維電磁仿真軟件HFSS設(shè)置不同的過孔中心距、反焊盤直徑及地過孔數(shù)量,對(duì)差分過孔的時(shí)域阻抗、回波損耗、插入損耗進(jìn)行仿真與分析,并利用S參數(shù)與時(shí)域內(nèi)阻抗變化,分析過孔的差分性能和共模性能;最后通過仿真結(jié)果分析,得出過孔中心距38 mils（1 mil=0.025 4 mm）、反焊盤直徑32 mils及使用雙過孔地過孔的設(shè)置使差分信號(hào)和共模信號(hào)的性能最優(yōu),提出優(yōu)化了差分過孔的性能的新思路,為高速差分過孔設(shè)計(jì)提供參考。 

【文章來源】：電子測(cè)量與儀器學(xué)報(bào). 2020,34(01)北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

差分過孔物理模型

差分過孔物理模型的電路模型如圖2所示,在圖1的差分過孔物理模型中,過孔焊盤分別位于過孔的頂部、內(nèi)部與底部,內(nèi)部焊盤將信號(hào)線連接到過孔管上。在高頻時(shí),由于信號(hào)線上內(nèi)部焊盤的電容將在傳輸線上引起分流電容干擾,因此上下內(nèi)部焊盤引起的效應(yīng)可使用兩對(duì)電容等效表示,由于差分過孔對(duì)的對(duì)稱性,這兩對(duì)電容是分別相等的,即上焊盤C1=C2,下焊盤C3=C4,電容值由內(nèi)部焊盤半徑和反焊盤幾何形狀確定。如果過孔頂部與底部存在Stub,Stub部分將會(huì)對(duì)信號(hào)產(chǎn)生阻抗效應(yīng)與電容效應(yīng),由于差分過孔對(duì)的對(duì)稱性,可知C5=C6,C7=C8,當(dāng)頂部與底部的Stub長(zhǎng)度與結(jié)構(gòu)一致時(shí),即差分過孔的上下Stub部分呈對(duì)稱性,各個(gè)Stub部分產(chǎn)生的阻抗效應(yīng)與電容效應(yīng)是相等的,即TL1=TL2,C5=C6=C7=C8,此時(shí),因?yàn)檫^孔內(nèi)部焊盤的幾何形狀是相同的,焊盤的有效面積也是一致的,可知C1=C2=C3=C4,并且內(nèi)部焊盤之間互感電容也是相等的,即Cm1=Cm2。

差分過孔的俯視圖如圖3所示,在實(shí)際情況中,差分過孔的反焊盤為橢圓形,如圖3 (a)所示。當(dāng)模型中的通孔、盲孔或者埋孔滿足以下條件:1)PCB中均勻地填充介電常數(shù)為Er的介電材料;2)有多個(gè)銅層。此時(shí)這種差分過孔結(jié)構(gòu)可簡(jiǎn)化成簡(jiǎn)單的耦合雙桿傳輸線進(jìn)行分析[13],兩個(gè)過孔可視為被連續(xù)的導(dǎo)電屏蔽的中心導(dǎo)體,橢圓形的反焊盤結(jié)構(gòu)可被近似為矩形的反焊盤結(jié)構(gòu),如圖3 (b)所示,因此可以運(yùn)用特征阻抗的閉合形式解決方案去解決這種類型的耦合傳輸線。圖3中具有矩形反焊盤的雙桿模型的奇模和偶模阻抗可用式(1)和(2)的閉式方程表示。

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號(hào)：2961140