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加泪滴对DDRX等信号S参数有什么影响

2023-09-18 高速先生 阅读:
本期文章我们专门来讨论一下泪滴到底有没有影响···
 

高速先生公众号受到了越来越多的关注后,我们也会经常被粉丝以及客户问各种关于高速设计的一些问题,还有些通过我们的市场经理们来问,这不下面就是我们的一个客户通过我们的市场经理问的一个问题:VzKednc

这个问题其实经常被问到,既然这么多朋友关心这个问题,本期文章我们就专门来讨论一下这个泪滴到底有没有影响。VzKednc

今天我们说的泪滴,顾名思义就是PCB上为了增强过孔或者元件与走线之间的连接强度,人为的在这个连接之间把线路走粗,就好像眼泪一样,有时也叫渐变线,如下图所示:VzKednc

泪滴的作用主要有如下几点:VzKednc

1、增大焊盘机械强度,避免电路板受到巨大外力的冲撞时,导线与焊盘或者导线与导孔的接触点断开,也可使PCB电路板显得更加美观;VzKednc

2、焊接上,可以保护焊盘,避免多次焊接时焊盘的脱落,生产时可以避免蚀刻不均,或者钻孔偏向导线时,避免出现连接处的裂缝而开路,且易于清洗蚀刻药水,不留清洗死角;VzKednc

3、信号传输时平滑阻抗,减少阻抗的急剧跳变,避免高频信号传输时由于线宽突然变小而造成反射,可使走线与元件焊盘之间的连接趋于平稳过渡化;VzKednc

简而言之,泪滴从生产加工的角度好处如下:添加泪滴可以让电路在PCB板上的连接更加稳固,可靠性高,这样做出来的系统可能会更稳定。VzKednc

以上都是从生产加工的角度对泪滴作用的传统认识,在早期信号速率普遍不高的产品中,确实会看到很多产品(尤其是军工)会默认添加泪滴的做法,但是为什么现在的消费性产品却越来越少这样去做了呢?难道是因为信号速率变高之后泪滴会对高速信号有较大的负面影响?VzKednc

带着这个疑问,我们可以从仿真的角度来具体分析一下。VzKednc

先来看一下单线过孔换层的情况,下面是一个射频信号的换层孔,信号线比较宽参考第三层,过孔从表层换到底层,板厚1.6mm,如下是有无泪滴的过孔示意图:VzKednc

此时的渐变泪滴其实从形状来看相对于没有泪滴改变的不多,所以按照理论来说影响可能会很小,下面的仿真数据也证明了我们的理论猜测没有错。VzKednc

插损结果对比(红色无泪滴,绿色有泪滴)VzKednc

回损结果对比(红色无泪滴,绿色有泪滴)VzKednc

阻抗结果对比(红色无泪滴,绿色有泪滴)VzKednc

可以看到由于这个过孔本身已经是优化好的,过孔和线路阻抗比较匹配,加了泪滴后,插损基本上没有太大影响,主要的影响在回损和阻抗上,回损差了-2dB左右,阻抗低了0.35ohm左右。VzKednc

再来看看差分过孔的情况,我们在如下的过孔上进行有无泪滴的仿真对比,为了明确问题,我们固定其它所有的参数都是一样,唯一的区别就是增加泪滴,当然也考虑到不同软件自动添加泪滴的形状可能不一样,我们也增加了几种不同的泪滴形式,如大泪滴,渐近泪滴等,从而综合得出不同泪滴的影响情况。VzKednc

仿真结果分别如下:VzKednc

插损结果对比(红色无泪滴,蓝色为大泪滴,绿色为渐变线)VzKednc

回损结果对比(红色无泪滴,蓝色为大泪滴,绿色为渐变线)VzKednc

阻抗结果对比(红色无泪滴,蓝色为大泪滴,绿色为渐变线)VzKednc

可以看到由于这个差分过孔本身也是已经优化好的,过孔和线路阻抗比较匹配,加了泪滴后,插损基本上没有太大影响,主要的影响在回损和阻抗上,回损在低频(8GHz以下)差得比较多,在高频(8GHz以上)差了-2dB左右,高点和低点处阻抗低了1.5~2ohm左右,泪滴越宽影响就越大。VzKednc

从上面两种单端和差分过孔的仿真上可以看出,在过孔本身优化好的情况下,增加泪滴对无源S参数的影响,从插损上来看影响比较小,主要的影响在回损和阻抗,频率越高,泪滴越大,对回损和阻抗的影响也越大。再深入一点,如果过孔本身没有优化的话,阻抗一般是比较低的,这个时候如果再增加泪滴,由于容性的影响会让过孔阻抗变得更低,如果信号本身处于裕量的边沿,那么增加的泪滴就是压死骆驼的最后一根稻草,当然大部分信号其实还是有一定的裕量,尤其是速率不超过1Gbps的信号,此时增加的泪滴就影响有限。VzKednc

责编:Ricardo
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