連接器過孔之性能提升終極篇【轉發】

2017-07-27 by:CAE仿真在線來源:互聯網

劉麗娟 | 文

對于連接器pin stub的影響,通過上一篇的連接器過孔系列之pin stub篇,我們已經知道連接器pin stub過長對信號有惡化效應。但是當沒有其他的連接器可選、可替代,將過孔反焊盤擴大、非功能焊盤去掉、換成low Dk/low Df的板材等優化措施均已用上,而我們的系統裕量依然不夠,仍需處處摳裕量,任何地方的提升都對系統性能有著不可忽視的作用時,是否有方法進一步提升連接器過孔處的性能?

高速信號的連接器pin的樣子都是下圖1所示,pin可以分解成3個部分,其中只有pin_2這部分是與過孔孔壁接觸的,也就是我們常說的魚眼。Pin_1負責將信號從連接器引入過孔中;Pin_2負責將信號傳遞給過孔;pin_3對于信號來說就沒有正面的作用了,就是一段stub,為了跟過孔stub相區別,我們在這稱之為pin stub。上一篇文章講了這個pin stub對于信號的影響有多大。今天我們要進一步分析把圖1所示的連接器插入過孔后,連接器pin與過孔相結合后的效應。

圖1 高速信號連接器pin示意圖

假設PCB厚度=2.2mm,連接器信號pin長2.2mm,連接器從top層往下壓。

當過孔不做背鉆時,將連接器壓進過孔,連接器的pin+過孔的示意圖如下所示:

圖2 過孔不背鉆,

高速信號連接器pin插入過孔后的示意圖

當過孔底部做背鉆后,再將連接器壓進過孔,連接器的pin+過孔的示意圖如下所示:

圖3 過孔底部背鉆后,

高速信號連接器pin插入過孔后的示意圖

當過孔頂部做背鉆后,再將連接器壓進過孔,連接器的pin+過孔的示意圖如下所示:

圖4 過孔頂部背鉆后,

高速信號連接器pin插入過孔后的示意圖

當過孔雙面做背鉆后,再將連接器壓進過孔,連接器的pin+過孔的示意圖如下所示:

圖5 過孔雙面背鉆后,

高速信號連接器pin插入過孔后的示意圖

針對圖3~圖5的三種背鉆方式進行建模仿真,看看有多大差異。

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

圖6 過孔底部背鉆,pin stub、過孔stub

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

圖7 過孔頂部背鉆,pin stub、過孔stub

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

圖8 過孔雙面背鉆,pin stub、過孔stub

以上3種情況下的插損如下圖所示:

圖9 各種情況插損對比圖

說明:

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

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

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

Table1. 連接器過孔不同處理方式對比

雙面背鉆比僅底部背鉆,插損提升了0.182dB(Case3-Case1),像背板系統,正常情況下系統鏈路上會有兩個連接器,這兩個連接器會引入4對過孔,如果采用雙面背鉆,這條鏈路可以提升0.728dB!驚不驚喜?開不開心?
由于連接器pin_1(見圖1所示)的長度不長,造成與之對應的過孔上部stub一般也就二十幾mil,比起過孔下部stub動輒四五十mil的長度,短了一大截,所以很少有人會去關注過孔上部stub。但是如果連接器pin stub過長,沒有更好的連接器可選、可替代,而我們的系統裕量又不夠,需要處處摳裕量時,過孔雙面背鉆不失為一種選擇。

問題來了

《連接器過孔》系列的3篇文章針對連接器過孔的問題,我們做了一個詳細的講解,但是在系統設計前期階段,對于連接器選型階段我們就應該考慮哪些方面?

本文轉自公眾號高速先生

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