傳輸線結(jié)構(gòu)包括信號(hào)路徑和返回路徑,以平面形式出現(xiàn)的返回路徑通常被稱為參考平面。不少剛接觸高速信號(hào)設(shè)計(jì)的朋友會(huì)有這樣的困惑:都說走線的參考平面很重要,為啥有些信號(hào)還要把途經(jīng)SMD元器件管腳下方的參考平面挖掉?挖掉就挖掉,不同單板反焊盤掏空的參考平面數(shù)量還不一樣,就不能痛快點(diǎn)給個(gè)標(biāo)準(zhǔn)嗎?高速先生也想,但是,真沒有。
今天,我們就以常見的0402封裝AC耦合電容為例,說說為啥會(huì)這么折騰。
第一個(gè)問題,既然反焊盤處理這么麻煩,不挖行不行?必須滿足大家,電容相鄰的參考平面L2層不挖空!
效果如何?直接上圖(這里的差分走線阻抗控95歐姆):
阻抗控制95歐的信號(hào),參考平面不挖空的電容位置阻抗直接掉到65歐!如果你是信號(hào),你說煩不煩?
為啥出現(xiàn)這種現(xiàn)象?我們不妨把電容焊盤當(dāng)成走線—— 一種很寬很寬的微帶線,回憶一下傳輸線的理論,線寬越大,阻抗越小,況且,電容本體也有一定的高度,相當(dāng)于銅厚的增加,所以,0402封裝電容的阻抗跌成這樣也就不難理解了。
問題又來了,在層疊和電容封裝確定的前提下,增加阻抗需要拉開到參考平面的間距H,怎么拉開?在參考平面挖反焊盤唄。那么要挖多少層呢?本案例中反焊盤的大小按照電容焊盤的尺寸,先挖一層試試。
效果立竿見影,挖空相鄰第一個(gè)參考平面后,電容的有效參考平面就變成了相鄰的第二個(gè),H變大,阻抗也從65歐提高到77歐,還有比這更好用的方法嗎?
有,多挖一層看看。
挖空相鄰兩層參考平面后,間距H繼續(xù)拉大,阻抗進(jìn)一步提高至81歐。
雖然本文中的仿真數(shù)據(jù)對(duì)于其它單板未必適用,阻抗變化的趨勢(shì)卻是一致的。把上文提到的三種反焊盤處理的阻抗放在一起就一目了然了。
高速信號(hào)的布線關(guān)注阻抗的連續(xù)性,而途經(jīng)SMD元器件管腳位置的阻抗通常偏小,與走線的特征阻抗不一致,為了盡量提高這些地方的阻抗,元器件管腳下方的參考平面需要進(jìn)行反焊盤處理,增加管腳到有效參考平面的間距。但是,由于不同單板的層疊各異,元器件封裝的大小不一,挖空的層數(shù)也不盡相同……
所以,到底該怎么挖反焊盤呢?這可能就是SI攻城獅存在的意義了。
審核編輯 黃宇
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