layout实战—高速信号过孔设计的工程实践
一、过孔寄生参数对信号质量的影响
(一)寄生电容
过孔存在对地的寄生电容,会延长信号上升时间,降低电路速度,导致信号损失和相位失真。对于一块厚度为50mil的PCB板,使用内径为10mil、焊盘直径为20mil的过孔,寄生电容约为0.517pF。多个过孔累积效应会更明显。
(二)寄生电感
过孔存在寄生电感,其寄生串联电感会削弱旁路电容的贡献,减弱电源系统滤波效用。以50mil厚PCB板为例,过孔电感约为1.015nH。高频电流通过时,等效阻抗可达3.19Ω,影响不容忽视。
二、背钻(Backdrill)技术应用与残桩效应消除
(一)背钻技术的应用
背钻是一种PCB制造工艺,通过使用比原始过孔钻头稍大的钻头,去除过孔残桩中不需要的导电镀层。当过孔变换导致残桩长于15mil时,背钻可减少插入损耗并确保它们之间不会共振。
(二)残桩效应的消除
过孔残桩会在较低频率下共振,增加插入损耗,使信号衰减更厉害。背钻能有效去除残桩,减小寄生电容效应,保证过孔处阻抗与走线一致,提升信号完整性。
三、高速过孔阵列与回流路径优化
(一)过孔阵列布局
在高速PCB设计中,合理布局过孔阵列很重要。应避免过孔过于密集导致信号干扰,保持过孔间距一致性,减少信号传输中的不连续性。同时,尽量让过孔阵列与信号流向一致,降低信号反射和串扰风险。
(二)回流路径优化
为确保信号回流顺畅,应在信号换层过孔附近放置接地过孔,提供短距离回流路径。还可以在PCB板上增加一些接地过孔,优化回流路径,降低回流路径阻抗,提升信号完整性。
技术资料