當(dāng)連接器pin stub≥過孔stub，過孔stub是否還需要背鉆？【轉(zhuǎn)發(fā)】

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

劉麗娟 | 文

我們對于過孔背鉆已經(jīng)不陌生了,針對不同信號速率能留容忍的過孔stub長度,相信很多人心中也有概念了。但是當(dāng)連接器pin殘留長度≥過孔stub ,過孔stub是否還需要背鉆,過孔背鉆還有多大的意義?

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(gè)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(fù)責(zé)將信號從連接器引入過孔中;Pin_2負(fù)責(zé)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(qū)別,我們在這稱之為pin stub,這個(gè)pin stub長度對于信號的影響有多大?

圖1 高速信號連接器pin示意圖

下面我們以SFP+ 2*8 PLUS連接器為例進(jìn)行探討。這款連接器的針長2.07+/-0.25mm (1.82mm~2.32mm),如下圖所示:

圖2 SFP+ 2*8 PLUS連接器結(jié)構(gòu)圖

它在PCB上的封裝如下圖所示:

圖3 SFP+ 2*8 PLUS連接器在PCB上整體封裝圖

由于一個(gè)連接器包含8個(gè)光口,為了更清晰地展示它的管腳分布,我們把其中一個(gè)光口放大,如下圖所示:

圖4 SFP+ 2*8 PLUS連接器在PCB上單個(gè)光口封裝圖

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

1、 當(dāng)沒有把連接器壓進(jìn)過孔,過孔是空心的,紅色圓環(huán)為孔壁,過孔的俯視圖如下所示:

圖5 過孔俯視圖

從bottom到布線層的過孔stub為30.6mil,對過孔做背鉆,殘留10mil的stub,如下圖所示:

圖6 過孔背鉆側(cè)面圖

2、當(dāng)把連接器壓進(jìn)過孔,過孔的俯視圖如下所示:

圖7 連接器壓入后的過孔俯視圖

2.1、當(dāng)過孔不背鉆時(shí),壓上連接器后,從bottom到布線層的過孔stub為30.6mil,從布線層到pin的底部有30.6mil,即pin stub=30.6mil。

圖8 連接器壓入后的過孔側(cè)面圖

2.2、的過孔stub為10mil,pin stub依然=30.6mil。

圖9 連接器壓入后,過孔底部背鉆圖

以上各種情況下的插損如下圖所示:

圖10 各種情況插損對比圖

說明:

SDD21_1:Case1僅有過孔,過孔背鉆,從bottom到布線層的過孔stub為10mil;

SDD21_2:Case2過孔插上連接器的pin后,pin stub=30.6mil;過孔不背鉆,從bottom到布線層的過孔stub為30.6mil;

SDD21_3:Case3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為10mil 。

Table1. 連接器過孔不同處理方式對比

• 當(dāng)連接器針長非常長,甚至跟板厚一樣了,即pin stub≥過孔stub,依然必須對過孔stub進(jìn)行背鉆,不要猶豫,just do it!因?yàn)?. 壓上連接器后,過孔背不背鉆兩者在12.5GHz處的差異差了0.418dB(Case3-Case2=0.418dB);2.諧振點(diǎn)的位置由過孔stub決定,如果過孔不背鉆,諧振頻率提前了12GHz。

• 雖然過孔stub的影響要大于pin stub 的影響,諧振點(diǎn)的位置由過孔stub決定,但pin stub對插損是有拉低作用的,見Case1、Case3的比較:在同樣的過孔stub情況下,pin stub在12.5GHz處對插損拉低了0.165dB(Case3-Case1=0.165dB),但諧振點(diǎn)的位置相差無幾;

• 仿真與真實(shí)的差異之處:Case3是我們做產(chǎn)品時(shí),連接器壓入過后的真實(shí)情況,而與之對應(yīng)的仿真情況,很多人用的是Case1(即用“過孔”代替“過孔+連接器pin”的效應(yīng))這樣仿真與真實(shí)情況在12.5GHz處的差異有0.165dB,如果鏈路中會出現(xiàn)2個(gè)連接器,那么仿真與真實(shí)值就差了0.35dB,當(dāng)系統(tǒng)裕量緊張時(shí),這點(diǎn)值得關(guān)注。

經(jīng)過本文的分析,相信大家對連接器pin +過孔的綜合效應(yīng)有了清楚的認(rèn)識,特別是pin stub的影響,在連接器選型時(shí)建議還是盡量選擇短針的連接器、選擇靠下的布線層進(jìn)行布線,以減小pin stub 的影響。

問題來了

連接器的針+過孔對信號還有哪些影響?該如何優(yōu)化?

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