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高速先生成員--周偉 受到了越來(lái)越多的關(guān)注后，我們也會(huì )經(jīng)常被粉絲以及客戶(hù)問(wèn)各種關(guān)于高速設計的一些問(wèn)題，還有些通過(guò)我們的市場(chǎng)經(jīng)理們來(lái)問(wèn)，這不下面就是我們的一個(gè)客戶(hù)通過(guò)我們的市場(chǎng)經(jīng)理問(wèn)的一個(gè)問(wèn)題： 這個(gè)問(wèn)題其實(shí)經(jīng)常被問(wèn)到，既然這么多朋友關(guān)心這個(gè)問(wèn)題，本期文章我們就專(zhuān)門(mén)來(lái)討論一下這個(gè)淚滴到底有沒(méi)有影響。 今天我們說(shuō)的淚滴，顧名思義就是PCB上為了增強過(guò)孔或者元件與走線(xiàn)之間的連接強度，人為的在這個(gè)連接之間把線(xiàn)路走粗，就好像眼淚一樣，有時(shí)也叫漸變線(xiàn)，如下圖所示。 淚滴的作用主要有如下幾點(diǎn)： 1、增大焊盤(pán)機械強度，避免電路板受到巨大外力的沖撞時(shí)，導線(xiàn)與焊盤(pán)或者導線(xiàn)與導孔的接觸點(diǎn)斷開(kāi)，也可使PCB電路板顯得更加美觀(guān)； 2、焊接上，可以保護焊盤(pán)，避免多次焊接時(shí)焊盤(pán)的脫落，生產(chǎn)時(shí)可以避免蝕刻不均，或者鉆孔偏向導線(xiàn)時(shí)，避免出現連接處的裂縫而開(kāi)路，且易于清洗蝕刻藥水，不留清洗死角； 3、信號傳輸時(shí)平滑阻抗，減少阻抗的急劇跳變，避免高頻信號傳輸時(shí)由于線(xiàn)寬突然變小而造成反射，可使走線(xiàn)與元件焊盤(pán)之間的連接趨于平穩過(guò)渡化； 簡(jiǎn)而言之，淚滴從生產(chǎn)加工的角度好處如下：添加淚滴可以讓電路在PCB板上的連接更加穩固，可靠性高，這樣做出來(lái)的系統可能會(huì )更穩定。 以上都是從生產(chǎn)加工的角度對淚滴作用的傳統認識，在早期信號速率普遍不高的產(chǎn)品中，確實(shí)會(huì )看到很多產(chǎn)品（尤其是軍工）會(huì )默認添加淚滴的做法，但是為什么現在的消費性產(chǎn)品卻越來(lái)越少這樣去做了呢？難道是因為信號速率變高之后淚滴會(huì )對高速信號有較大的負面影響？ 帶著(zhù)這個(gè)疑問(wèn)，我們可以從仿真的角度來(lái)具體分析一下。 先來(lái)看一下單線(xiàn)過(guò)孔換層的情況，下面是一個(gè)射頻信號的換層孔，信號線(xiàn)比較寬參考第三層，過(guò)孔從表層換到底層，板厚1.6mm，如下是有無(wú)淚滴的過(guò)孔示意圖。 插損結果對比（紅色無(wú)淚滴，綠色有淚滴） 此時(shí)的漸變淚滴其實(shí)從形狀來(lái)看相對于沒(méi)有淚滴改變的不多，所以按照理論來(lái)說(shuō)影響可能會(huì )很小，下面的仿真數據也證明了我們的理論猜測沒(méi)有錯。 回損結果對比（紅色無(wú)淚滴，綠色有淚滴） 阻抗對比結果（紅色無(wú)淚滴，綠色有淚滴） 可以看到由于這個(gè)過(guò)孔本身已經(jīng)是優(yōu)化好的，過(guò)孔和線(xiàn)路阻抗比較匹配，加了淚滴后，插損基本上沒(méi)有太大影響，主要的影響在回損和阻抗上，回損差了-2dB左右，阻抗低了0.35ohm左右。 再來(lái)看看差分過(guò)孔的情況，我們在如下的過(guò)孔上進(jìn)行有無(wú)淚滴的仿真對比，為了明確問(wèn)題，我們固定其它所有的參數都是一樣，唯一的區別就是增加淚滴，當然也考慮到不同軟件自動(dòng)添加淚滴的形狀可能不一樣，我們也增加了幾種不同的淚滴形式，如大淚滴，漸近淚滴等，從而綜合得出不同淚滴的影響情況。 仿真結果分別如下： 插損結果對比（紅色無(wú)淚滴，藍色為大淚滴，綠色為漸變線(xiàn)） 回損結果對比（紅色無(wú)淚滴，藍色為大淚滴，綠色為漸變線(xiàn)） 阻抗結果對比（紅色無(wú)淚滴，藍色為大淚滴，綠色為漸變線(xiàn)） 可以看到由于這個(gè)差分過(guò)孔本身也是已經(jīng)優(yōu)化好的，過(guò)孔和線(xiàn)路阻抗比較匹配，加了淚滴后，插損基本上沒(méi)有太大影響，主要的影響在回損和阻抗上，回損在低頻（8GHz以下）差得比較多，在高頻（8GHz以上）差了-2dB左右，高點(diǎn)和低點(diǎn)處阻抗低了1.5~2ohm左右，淚滴越寬影響就越大。 從上面兩種單端和差分過(guò)孔的仿真上可以看出，在過(guò)孔本身優(yōu)化好的情況下，增加淚滴對無(wú)源S參數的影響，從插損上來(lái)看影響比較小，主要的影響在回損和阻抗，頻率越高，淚滴越大，對回損和阻抗的影響也越大。再深入一點(diǎn)，如果過(guò)孔本身沒(méi)有優(yōu)化的話(huà)，阻抗一般是比較低的，這個(gè)時(shí)候如果再增加淚滴，由于容性的影響會(huì )讓過(guò)孔阻抗變得更低，如果信號本身處于裕量的邊沿，那么增加的淚滴就是壓死駱駝的最后一根稻草，當然大部分信號其實(shí)還是有一定的裕量，尤其是速率不超過(guò)1Gbps的信號，此時(shí)增加的淚滴就影響有限。 |
