使用HFSS仿真高速差分過孔-2

2017-04-17  by:CAE仿真在線  來源:互聯(lián)網(wǎng)

對于高速過孔,影響信號完整性的因素包括接地過孔,過孔的反焊盤,殘留焊盤,過孔殘樁,因此對高速差分過孔優(yōu)化的時候,需要從這四個方面去考慮。


1) 接地過孔:對于任何信號都需要相應(yīng)的信號回路,信號導(dǎo)線和信號回路導(dǎo)線組合在一起才構(gòu)成了一個完整的信號路徑;信號回路導(dǎo)線基本都是在傳輸線的參考面上,信號導(dǎo)線和信號回路導(dǎo)線之間的阻抗就是傳輸線的特性阻抗,當(dāng)信號通過過孔進行換層的時候,相應(yīng)的參考面就會發(fā)生改變,信號回來就會發(fā)生斷點,信號回路只能通過更遠的接地過孔進行換層,這樣就造成了阻抗的不連續(xù)性,就會造成信號完整性問題,因此在信號線進行換層的時候,信號回路也需要相應(yīng)的換層,可以通過在信號過孔附近添加接地過孔為信號回路提供路徑。

2) 反焊盤:過孔會和PCB各個地層之間產(chǎn)生較大的寄生電容,一方面,寄生電容會使信號的上升沿和下降沿變緩,另一方面,傳輸線的特性阻抗與寄生電容成反比,過孔處的寄生電容的產(chǎn)生使過孔和地層之間特性阻抗變小,引起阻抗的不連續(xù),造成反射??梢酝ㄟ^添加反焊盤,擴大過孔導(dǎo)體和地層之間的距離,減小寄生電容,增大特性阻抗。

3) 殘留焊盤:特性阻抗保持恒定的的一個基本要求是傳播的導(dǎo)體物理結(jié)構(gòu)上橫截面積保持恒定,殘留焊盤會造成路徑的不均勻性等問題,會影響阻抗連續(xù)性,直接去掉不用的過孔焊盤

4) 過孔殘樁:信號換層的時候會遺留過孔殘樁,過孔殘樁一方面會造成阻抗不連續(xù),另一方面還有可能形成微小的天線,向外輻射能量


對于以上四個方面,殘留焊盤直接去掉,接地過孔固定位置,在這個的前提下來仿真另外兩個參數(shù),求出最佳的反焊盤大小和背鉆尺寸。


1不做任何優(yōu)化的仿真結(jié)果


使用HFSS仿真高速差分過孔-2HFSS仿真分析圖片1
使用HFSS仿真高速差分過孔-2HFSS仿真分析圖片2

2反焊盤對過孔參數(shù)的影響



使用HFSS仿真高速差分過孔-2HFSS仿真分析圖片3
使用HFSS仿真高速差分過孔-2HFSS仿真分析圖片4

反焊盤的添加對特性阻抗和S參數(shù)的優(yōu)化有及其明顯的改善。


3背鉆工藝對過孔參數(shù)的影響


使用HFSS仿真高速差分過孔-2HFSS仿真分析圖片5
使用HFSS仿真高速差分過孔-2ansys hfss圖片6


背鉆工藝對對特性阻抗和S參數(shù)的優(yōu)化有及其明顯的改善,但并沒有添加反焊盤的效果好。


4. 背鉆工藝和反焊盤對過孔參數(shù)的綜合影響

使用HFSS的Optimetrics功能對背鉆尺寸大小和反焊盤尺寸進行聯(lián)合仿真,

背鉆尺寸(半徑):7mil到15mil,步長2mil

反焊盤尺寸:15mil到30mil,步長3mil

仿真結(jié)果


使用HFSS仿真高速差分過孔-2ansys hfss圖片7



使用HFSS仿真高速差分過孔-2ansys hfss圖片8



從S參數(shù)仿真圖中可以看出主仿真結(jié)果主要分成3個部分:最下方的15mil反焊盤的仿真結(jié)果;中間的18mil反焊盤仿真結(jié)果,上部21mil到30mil反焊盤仿真結(jié)果。

所以我們反焊盤大小應(yīng)該在21mil到30mil(不能再大,不然會碰觸到接地過孔)之間。

從仿真結(jié)果來看,在7mil到15mil之間的時候,背鉆尺寸越大,優(yōu)化效果越好,本仿真只做到15mil,可以加大尺寸繼續(xù)仿真,從中選出比較合適的背鉆尺寸。



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