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当我说到“灯芯效应”,台下的你们竟如此寂静

2025-05-28 高速先生 阅读:
这个案例是这样的,一家做连接器线缆的客户找到Chris,说他们自己做的测试夹具性能不是很好,大家也知道。如果夹具本身的性能做得不好的话,那肯定验证不出来产品的质量了,或者说由于夹具本身很一般,导致产品测出来就变差了,无法体现产品本身的真实性能···

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是的,在网上输入这个名字后,可能前几个弹出来的定义都不是和PCB相关的。的确,对于做设计和仿真的朋友来说,这个名词是陌生的!那它到底和PCB行业的哪一类细分领域强相关呢,另外到底这个效应又是怎么影响到高速信号性能的呢?根据Chris多年来写高速先生文章的经验看,采用先讲案例,以倒叙的方法来介绍,感觉喜欢听的粉丝会多一点!wvWednc

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这个案例是这样的,一家做连接器线缆的客户找到Chris,说他们自己做的测试夹具性能不是很好,大家也知道。如果夹具本身的性能做得不好的话,那肯定验证不出来产品的质量了,或者说由于夹具本身很一般,导致产品测出来就变差了,无法体现产品本身的真实性能。wvWednc

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Chris看了他们发过来的详细测试数据,发现夹具的传输线本身做得还挺好的,在50欧姆的位置偏差很小。最大的问题是过孔的阻抗比较低,只有46,47欧姆的样子,这样肯定会影响夹具本身的驻波。wvWednc

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客户自己也感到很郁闷,因为他们也有仿真的人员,根据仿真结果来设计的过孔,正常不应该误差那么多。还给Chris看了他们自己的仿真结果,的确哦,仿真的过孔结果的确是比较接近50欧姆,驻波应该很好才对啊!下图是这个过孔的3D仿真模型和阻抗仿真结果,妥妥的50欧姆啊!wvWednc

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那问题到底出在哪呢?首先能确定的是肯定是加工误差的问题,或者说是加工的过孔参数和设计仿真有明显不一样的地方。过孔阻抗那么多的影响因素,Chris捋了捋,无非就是过孔孔径变大了、过孔的孔盘变大了,过孔stub变长了或者甚至忘记背钻了。于是Chris问客户要他们自己加工的过孔切片图来看看,反而上述想到的几个原因都被一一排除了。从过孔的切片结果上能看到,过孔的孔径并没有明显扩大,过孔焊盘也没有变大,过孔也有进行背钻,而且stub也符合预期。wvWednc

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看起来一切都很正常啊,那为什么测试出来的过孔阻抗会低那么多啊!wvWednc

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Chris觉得肯定还是加工问题,加工出来的过孔参数哪里和设计仿真不一样,于是再仔细看看过孔的切片图,放大放大再放大!咦……这个地方感觉有点奇怪哦?wvWednc

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看起来很像过孔的非功能焊盘,但是问了客户板厂那边,明确确定非功能焊盘是去掉的。的确,现在哪怕我们不说,比较有经验的板厂都会在加工时自己去掉过孔的非功能焊盘。但是的确从切片图上看,沿着过孔的Z轴路径,长满了密密麻麻的延伸的铜皮。这是啥啊?wvWednc

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那怎么办?要问谁啊!Chris突然想到了我司很受大家欢迎的东哥,于是立马和东哥进行了连线。还得是见多识广的东哥,只那么瞧了几眼,就确定了原因,那就是我们标题的灯芯效应的影响。wvWednc

经过与东哥七七二十一秒钟的交流(时间那么短?没办法,东哥在外面一般都灰常的忙,嘻嘻),Chris大致明白了它产生的原因及过程,的确,它最终形成的样子看起来就很像保留了非功能焊盘。于是Chris大致按照这个过孔最终的样子建了个新的仿真模型,如下所示:wvWednc

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然后对新建的过孔模型进行仿真,结果不就能和测试对得上了嘛!按照灯芯效应大致建模后,仿真得到的过孔阻抗也是47欧姆的样子,和测试出来的非常接近!wvWednc

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这次的确不止是粉丝们涨知识的一天,对于Chris来说同样也是哈!当然这种效应理论上和PCB板厂的加工能力,包括板材选型也有比较大的关系,最终形成的效果差异也比较大,有的也可以做到几乎不存在这种效应,有的可能就比较明显。当然我们现在明白了这种效应后,就可以通过前期的选型和对板厂加工能力的进一步约束尽量消除,不然别说对112Gbps那么高速率的信号产生巨大影响了,估计对10Gbps信号影响也是不可忽略啊!wvWednc

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责编:Ricardo
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