PCB板(bǎn)上焊(hàn)盤差不(bú)多的連接器,阻抗能有多大差異(yì)?
發布時間:2024-12-02 15:14:07
高(gāo)速先生成員--薑傑
高速先生經(jīng)常被Layout攻城獅問到這樣的問題:“PCB上PIN尺(chǐ)寸看起來差不多的連接器,為啥SI攻城獅給出的阻抗優化(huà)方式不一(yī)樣?是不是他們(men)在故弄(nòng)玄虛?”
根據高速先生的經驗來看,大概率是他們看到了你(nǐ)們看(kàn)不到的(de)東西……
需要對阻抗(kàng)進行優化的連接器,信號速率一(yī)般都不會低。比如,高速先生最近遇到的一個比較典型的案(àn)例:同(tóng)一PCB上的兩(liǎng)種連接器,一個最高支(zhī)持16Gbps信號(hào),一個可以支持(chí)到25Gbps的信號,下文為了(le)方便起見,分別簡(jiǎn)稱為16G連接器和(hé)25G連接器。


如果隻看PCB上麵的器件封(fēng)裝(紅色方框是其中(zhōng)的一對高速管腳),想必大家都沒辦法區分哪個連(lián)接器支持的速率更高。
開始我們的研究(jiū),兩種連接器布局麵均在(zài)TOP層,差分信號(hào)特(tè)征阻抗要求100歐姆(mǔ)。直接看看二者在同(tóng)一PCB上的阻抗表現如何。
首先出場的是25G連接器,反焊盤挖空第2層和第3層,參考第4層GND平麵(miàn),此(cǐ)時的差分管腳阻抗可以做到(dào)93.9歐姆。

同樣的反焊盤方案,用在16G連接器上,阻抗就隻有89.7歐姆了。與25G連接器有4.2歐姆的差異,做過高速設計的同學(xué)應該都(dōu)清楚這(zhè)意味(wèi)著什麽。

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

別(bié)急,還有一招,增加PIN到參考平麵的間距。具體到本案(àn)例,就是在反焊盤加寬5mil的基礎上,繼續挖空第4層和第5層,參考第6層GND平麵(miàn)!不得不說(shuō),為(wéi)了優化阻抗也是拚了,完全不顧走線層麵的(de)一通猛挖(wā)。

看到結(jié)果,大家懸(xuán)著的心,終於死了——隻有0.6歐姆的阻抗提升。
到底什麽(me)原因導致(zhì)16G連接器的阻抗難以提升?是時候(hòu)請出兩個連(lián)接器的本尊了。

不知大(dà)家看出(chū)什麽沒有?沒錯,連接器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(qì)的“三寸金蓮”,16G連接器簡直就是不折不扣的“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管腳的阻(zǔ)抗差異。
當然,高速(sù)先生是喜(xǐ)歡用數據說話的,既然懷疑(yí)是(shì)16G連接器的大腳拖了阻抗的後腿,那就直接把管腳(jiǎo)變細:沿(yán)著紅色側麵,把管腳內縮5mil。

果不其(qí)然,甚至都(dōu)不用參考第6層,與25G連接器一(yī)樣(yàng)參考第(dì)4層地平麵,阻抗一樣能(néng)做到93.5歐姆!

回到本文開頭的問題,Layout攻城獅之所以會產(chǎn)生困惑,就在於PCB設計軟件上展示的PIN通常隻是器件(jiàn)的(de)焊盤,隻有看到器件(jiàn)的3D模型(結構圖)或者實物,才能發現真正(zhèng)的管腳差(chà)異。
當然了,實際設計過程中,Layout攻城獅基(jī)本動不了器件的封裝尺寸,不過,不能改不代表不需要關注,在低頭走線的(de)過程中,也要抬頭看看(kàn)器件(jiàn)的(de)3D模型。從二維到三維,維度提高,格局自然打開。
