在PCB制造过程中，TDR（时域反射）测试是确保信号完整性和阻抗匹配的关键步骤。本文将深入分析三个典型的TDR测试失败案例，探讨其原因及解决方案。

一、残桩效应导致阻抗突变

案例背景

在高速PCB设计中，过孔是常用的连接不同层的结构。然而，过孔的残桩效应可能导致信号传输路径中的阻抗突变，从而影响信号完整性。

原因分析

过孔残桩是过孔中未被使用的部分，它会引入额外的寄生电感和电容，导致信号反射和阻抗不连续。特别是在高速信号传输中，这种效应更为明显。

优化方案

1. 缩短残桩长度：在设计阶段，尽量减少过孔的残桩长度，可以通过优化布线和过孔布局来实现。

2. 使用背钻技术：对于关键的高速信号线，采用背钻技术去除过孔的残桩部分，以减少寄生参数的影响。

3. 仿真与验证：利用信号完整性仿真工具，如ADS，对过孔结构进行仿真分析，验证优化方案的效果。

二、玻璃纤维效应引发周期性波动

案例背景

在某些PCB设计中，尤其是在多层板中，玻璃纤维效应可能导致信号传输中的周期性阻抗波动，影响信号质量。

原因分析

玻璃纤维效应是由于PCB基材中的玻璃纤维在信号传输路径上形成周期性的结构，导致信号在传输过程中产生周期性的反射和干扰。

材料替换建议

1. 选择低Dk材料：使用介电常数（Dk）较低的材料，如Rogers系列材料，可以减少玻璃纤维效应的影响。

2. 优化叠层设计：调整PCB的叠层结构，避免信号层与玻璃纤维层之间的直接耦合。

3. 采用嵌入式材料：考虑使用嵌入式玻璃纤维材料，减少其对信号传输的干扰。

三、跨分割回流造成眼图闭合

案例背景

在高速数字电路中，眼图闭合是一个常见的问题，它可能导致信号误判和系统性能下降。跨分割回流是导致眼图闭合的一个重要原因。

原因分析

当信号回流路径被分割或不连续时，会导致回流路径变长，增加环路电感，从而引起信号的反射和抖动，最终导致眼图闭合。

补偿措施对比

1. 地平面优化：确保地平面的完整性，避免在信号回流路径上设置分割或缺口。

2. 增加去耦电容：在关键位置增加去耦电容，减少电源噪声对信号回流的影响。

3. 使用差分信号：对于高速信号，采用差分信号传输，可以有效减少回流路径的问题。

通过以上案例分析，可以看出在PCB设计和制造过程中，对细节的关注和优化至关重要。合理的过孔设计、材料选择和信号回流路径规划，可以有效避免TDR测试失败，提高PCB的信号完整性和整体性能。