連接器過(guò)孔之性能提升終極篇【轉(zhuǎn)發(fā)】

2017-07-27  by:CAE仿真在線  來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

劉麗娟 | 文

對(duì)于連接器pin stub的影響,通過(guò)上一篇的連接器過(guò)孔系列之pin stub篇,我們已經(jīng)知道連接器pin stub過(guò)長(zhǎng)對(duì)信號(hào)有惡化效應(yīng)。但是當(dāng)沒(méi)有其他的連接器可選、可替代,將過(guò)孔反焊盤(pán)擴(kuò)大、非功能焊盤(pán)去掉、換成low Dk/low Df的板材等優(yōu)化措施均已用上,而我們的系統(tǒng)裕量依然不夠,仍需處處摳裕量,任何地方的提升都對(duì)系統(tǒng)性能有著不可忽視的作用時(shí),是否有方法進(jìn)一步提升連接器過(guò)孔處的性能?

高速信號(hào)的連接器pin的樣子都是下圖1所示,pin可以分解成3個(gè)部分,其中只有pin_2這部分是與過(guò)孔孔壁接觸的,也就是我們常說(shuō)的魚(yú)眼。Pin_1負(fù)責(zé)將信號(hào)從連接器引入過(guò)孔中;Pin_2負(fù)責(zé)將信號(hào)傳遞給過(guò)孔;pin_3對(duì)于信號(hào)來(lái)說(shuō)就沒(méi)有正面的作用了,就是一段stub,為了跟過(guò)孔stub相區(qū)別,我們?cè)谶@稱之為pin stub。上一篇文章講了這個(gè)pin stub對(duì)于信號(hào)的影響有多大。今天我們要進(jìn)一步分析把圖1所示的連接器插入過(guò)孔后,連接器pin與過(guò)孔相結(jié)合后的效應(yīng)。

圖1 高速信號(hào)連接器pin示意圖

假設(shè)PCB厚度=2.2mm,連接器信號(hào)pin長(zhǎng)2.2mm,連接器從top層往下壓。

當(dāng)過(guò)孔不做背鉆時(shí),將連接器壓進(jìn)過(guò)孔,連接器的pin+過(guò)孔的示意圖如下所示:

圖2 過(guò)孔不背鉆,

高速信號(hào)連接器pin插入過(guò)孔后的示意圖

當(dāng)過(guò)孔底部做背鉆后,再將連接器壓進(jìn)過(guò)孔,連接器的pin+過(guò)孔的示意圖如下所示:

圖3 過(guò)孔底部背鉆后,

高速信號(hào)連接器pin插入過(guò)孔后的示意圖

當(dāng)過(guò)孔頂部做背鉆后,再將連接器壓進(jìn)過(guò)孔,連接器的pin+過(guò)孔的示意圖如下所示:

圖4 過(guò)孔頂部背鉆后,

高速信號(hào)連接器pin插入過(guò)孔后的示意圖

當(dāng)過(guò)孔雙面做背鉆后,再將連接器壓進(jìn)過(guò)孔,連接器的pin+過(guò)孔的示意圖如下所示:

圖5 過(guò)孔雙面背鉆后,

高速信號(hào)連接器pin插入過(guò)孔后的示意圖

針對(duì)圖3~圖5的三種背鉆方式進(jìn)行建模仿真,看看有多大差異。

1.過(guò)孔從底部背鉆,壓上連接器后,pin stub=30.6mil,從top到魚(yú)眼的過(guò)孔stub(上stub)為24.4mil,從bottom到布線層的過(guò)孔stub(下stub)為10mil。

圖6 過(guò)孔底部背鉆,pin stub、過(guò)孔stub

2.過(guò)孔從頂部背鉆(離魚(yú)眼位置留有10mil的安全距離),壓上連接器后,pin stub=30.6mil,從top到魚(yú)眼的過(guò)孔stub(上stub)為10mil,從bottom到布線層的過(guò)孔stub(下stub)為30.6mil。

圖7 過(guò)孔頂部背鉆,pin stub、過(guò)孔stub

3.過(guò)孔雙面過(guò)孔背鉆后,壓上連接器后,pin stub=30.6mil,從top到魚(yú)眼的過(guò)孔stub(上stub)為10mil,從bottom到布線層的過(guò)孔stub(下stub)為10mil。

圖8 過(guò)孔雙面背鉆,pin stub、過(guò)孔stub

以上3種情況下的插損如下圖所示:

圖9 各種情況插損對(duì)比圖

說(shuō)明:

SDD21_1:Case1過(guò)孔插上連接器的pin后,pin stub=30.6mil;過(guò)孔底層背鉆,從bottom到布線層的過(guò)孔stub(下stub)為10mil,從top到魚(yú)眼的過(guò)孔stub(上stub)為24.4mil 。

SDD21_2:Case2過(guò)孔插上連接器的pin后,pin stub=30.6mil;過(guò)孔頂層背鉆,從bottom到布線層的過(guò)孔stub(下stub)為30.6mil,從top到魚(yú)眼的過(guò)孔stub(上stub)為10mil。

SDD21_3:Case3過(guò)孔插上連接器的pin后,pin stub=30.6mil;過(guò)孔雙面背鉆,從bottom到布線層的過(guò)孔stub(下stub)為10mil,從top到魚(yú)眼的過(guò)孔stub(上stub)為10mil。

Table1. 連接器過(guò)孔不同處理方式對(duì)比

• 雙面背鉆比僅底部背鉆,插損提升了0.182dB(Case3-Case1),像背板系統(tǒng),正常情況下系統(tǒng)鏈路上會(huì)有兩個(gè)連接器,這兩個(gè)連接器會(huì)引入4對(duì)過(guò)孔,如果采用雙面背鉆,這條鏈路可以提升0.728dB!驚不驚喜?開(kāi)不開(kāi)心?

• 由于連接器pin_1(見(jiàn)圖1所示)的長(zhǎng)度不長(zhǎng),造成與之對(duì)應(yīng)的過(guò)孔上部stub一般也就二十幾mil,比起過(guò)孔下部stub動(dòng)輒四五十mil的長(zhǎng)度,短了一大截,所以很少有人會(huì)去關(guān)注過(guò)孔上部stub。但是如果連接器pin stub過(guò)長(zhǎng),沒(méi)有更好的連接器可選、可替代,而我們的系統(tǒng)裕量又不夠,需要處處摳裕量時(shí),過(guò)孔雙面背鉆不失為一種選擇。

問(wèn)題來(lái)了

《連接器過(guò)孔》系列的3篇文章針對(duì)連接器過(guò)孔的問(wèn)題,我們做了一個(gè)詳細(xì)的講解,但是在系統(tǒng)設(shè)計(jì)前期階段,對(duì)于連接器選型階段我們就應(yīng)該考慮哪些方面?

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