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      不加回流過孔這事,以前都不敢想!

      來源:一博科技 時間:2022-3-22 類別:微信自媒體

      作者:一博科技高速先生成員 黃剛

      信號孔旁邊需要回流地過孔這個理論,早就已經深入到設計工程師們的思維里了,要是說能找到一種特殊情況不用加地過孔的話,就一定是這樣的了!


      一直以來,各種工程師們都知道走線是需要有回流平面的,所以我們能看到表層的走線需要L2層的回流,內層的走線一般會有上下層的回流,就像下面這樣。


      那我們一般情況下認為的信號由過孔來換層,為什么在附近位置要加地過孔呢?我們來看一個很形象的仿真模型,左右分別是換層信號孔附近加和不加地過孔的模型,我們的信號線從表層由過孔換到靠下的內層,大家猜猜下面兩種情況下的仿真結果會有什么差異嗎?


      可能很多人知道不加地過孔會不好,但是你們估計很難猜到它們的損耗曲線的差異吧?下面是兩種case的損耗結果對比,從損耗結果上可以看到,不加地過孔甚至在直流的時候也有很大的損耗,導致從S參數上看不從0dB開始衰減,另外在高頻之后的逐漸衰減變大。


      為什么會這樣子呢?其實可以和上面說走線需要回流平面的理論結合起來分析,從不加地過孔的case來看,表層走線已經有L2層的地平面參考了,內層走線其實也有內層的地平面來參考,但是由于沒有地過孔,使得L2層的地平面卻不能和內層的地平面連接起來形成通路,因此在直流上是斷開的,損耗曲線就不從0dB開始下降了。到了高頻之后,也只能通過平面耦合的形式進行連通,因此損耗也會增大。


      那么在當中有一種特殊的過孔換層情況,那就是13的換層。那么L1L3層有什么特別之處嗎? L1L3層,大多數朋友都會覺得這樣的話信號都只參考L2層,是不是就沒有了像換到更靠下的內層那樣,需要切換參考層了?按照這個猜想的指引,就立馬會覺得,L1L3層是不需要地過孔了吧!


      于是我們又立馬去建另外的一組對比模型,L1L3層換層,有地過孔和沒地過孔的模型,如下所示:


      這一組對比的模型,結果會很相近嗎?時間關系,就不給大家更多的思考空間了哈,結果直接給到大家,仔細一看就發現,怎么和想的不一樣??。?!


      雖然不加地過孔時和我們想的一樣,在直流層面上是連通的,因此損耗從0dB開始下降。但是隨著頻率升高,損耗卻逐漸和加地過孔的損耗差距越拉越大。


      高速先生仔細一看模型,慢慢的發現了貓膩。我們說的是只要參考地沒切換,理論上就不需要加地過孔,但是我們仔細看看這個模型,尤其是L3層的走線,實際上它參考的是L2L4層的地,雖然L2層的地沒切換參考平面,但是L3層的能量也有一半參考到L4層,L4層是肯定沒法直接和L2層連通的,問題就出在了這里!


      那要怎么才能證明這一點呢?于是高速先生又建了第三組對比的模型,就是下面這樣子了。


      我們做一個看上去很奇怪的驗證模型,讓原有的L3層走線的下面參考層拉得灰常的遠,這個時候明眼人都能看出來,驗證模型的L3層主要就只能參考到L2層的地了,也就等效的實現了L2參考平面不變的前提了,這次我們再來看看對比結果如何?



      果然,這次的對比結果才算是符合我們一開始的理論,不加地過孔的損耗基本就和加地過孔的損耗差異不大了。但是由于還有很少量的能量會參考到那個較遠的平面,因此不加地過孔的損耗還是能呈現出稍大一點點的現象,但是差別已經不大了。因此理論肯定是沒問題的,關鍵就在于模型有沒有建立得和理論的場景相匹配,只要是類似上面這種情況的,而且速率又不會太高,布局布線空間很緊張的情況下,大家就可以嘗試著去掉地過孔的。

      這個時候可能有一些朋友們會問了,現實中有可能出現像模型那樣L3層的下面參考層距離很遠的疊層設計嗎?高速先生以一個回答來結束這個文章哈,那就是。。?!斑€是見過不少的!”

      大家有沒有曾經想過或者做過去掉回流地過孔的設計呢,分享一下你們的故事?



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