PCB板上焊盤差不多的連接器,阻抗能(néng)有多大差異?
發(fā)布時間:2024-12-02 15:14:07
高(gāo)速先生成員--薑傑
高速先生經常被Layout攻城獅(shī)問到這樣的問題:“PCB上(shàng)PIN尺寸看起來(lái)差不多的連接器,為啥SI攻城獅給出的(de)阻抗優化方式不(bú)一樣?是不是他們在故弄玄虛?”
根據高速先生的經驗來看,大(dà)概率是他們(men)看到了你(nǐ)們看不到的東西……
需要對阻抗進行優化的連接器,信號速率一般都不會低。比如,高速先(xiān)生最近遇(yù)到的一個比較典型(xíng)的案例:同一PCB上的兩種連接器,一個最高支持16Gbps信號,一個可以(yǐ)支持到25Gbps的信號,下文為了方便起見,分別簡稱為16G連接器和25G連接器。


如果隻看PCB上麵的器件封裝(紅色方(fāng)框是其中的一對高速管腳),想必大家都沒辦法區分(fèn)哪個連接(jiē)器支持的速率更高。
開(kāi)始我(wǒ)們的研究,兩種(zhǒng)連接器布局麵均在TOP層,差分(fèn)信號特征阻抗要求100歐姆。直接看看二者在同一PCB上的(de)阻抗表現如何(hé)。
首先出(chū)場的是25G連接器,反焊盤挖空第2層和(hé)第3層,參考(kǎo)第4層GND平麵,此時的差分管腳阻抗可以做到93.9歐姆(mǔ)。

同樣的(de)反焊盤方案,用在16G連接器上,阻抗就隻有(yǒu)89.7歐姆了。與25G連接器有4.2歐姆的差異,做(zuò)過高速設計的同學應該都(dōu)清楚這意味著什麽。

為了搶救一下16G連接器的阻抗,先把高速信號PIN的反焊盤尺寸(cùn)擴大:反焊盤(pán)加寬5mil,其他不變的情況下,阻抗(kàng)由89.7歐姆增加到90.1歐姆,不能說沒有,聊勝於無。

別急(jí),還(hái)有一招,增加PIN到(dào)參考平麵的間距。具體到本案(àn)例,就是在反(fǎn)焊盤加寬5mil的基(jī)礎上,繼續挖空第4層和(hé)第5層,參考第6層GND平麵!不得不說,為了優化阻抗也是拚了,完全不顧走線層麵的一(yī)通猛挖。

看到結果,大家懸著的心,終於死了——隻有0.6歐姆的阻抗(kàng)提升。
到底什麽原因導致(zhì)16G連接器的阻抗難以提升?是時候請出(chū)兩個連接器的本尊了。

不知大家看出什麽沒有?沒錯,連接(jiē)器3D模型的管腳差異比在PCB上看平麵圖可大多了,相比25G連接器的“三寸金蓮”,16G連接器簡直就是不折(shé)不(bú)扣的“大腳怪”。想想線寬和銅厚對阻抗的影響,大(dà)家應該都能猜到粗細(xì)管腳的阻抗差(chà)異。
當然,高速先生是(shì)喜歡用數據說話(huà)的,既然懷疑(yí)是16G連接器的大腳拖了阻抗的(de)後腿,那就(jiù)直接把管腳變細:沿著紅色側麵,把管腳(jiǎo)內(nèi)縮5mil。

果不其(qí)然,甚至都不用參考第6層,與25G連接器一樣參考第4層地平麵(miàn),阻(zǔ)抗一樣能做到93.5歐姆!

回到本文(wén)開頭的問題,Layout攻城(chéng)獅之所以(yǐ)會產生困惑,就在於PCB設計軟件上展示的PIN通常(cháng)隻是器件的焊盤,隻有看到器件的3D模型(xíng)(結構圖)或者實物(wù),才能(néng)發現真正的管腳差異。
當(dāng)然了,實際設計過程中(zhōng),Layout攻城獅基本動不了器件的封裝尺寸,不過(guò),不(bú)能改不代表不需要關注,在低頭走線的過程中,也要(yào)抬頭看看器件的3D模型。從(cóng)二維到三維,維度提高,格局自然打(dǎ)開。
