倾斜排列差分过孔间串扰抑制方案

针对高频下多层板上过孔间的串扰问题,提出了2种倾斜排列的差分过孔方案。所提方案在平行差分过孔排列方式的基础上将差分过孔偏移,通过倾斜排列来减小相邻差分信道间的耦合。在0.1~30 GHz的频域内对方案进行了仿真和分析。结果表明倾斜排列的差分过孔间串扰水平明显低于平行排列的差分过孔。相较于平行排列,在串扰抑制的最大点处,单对倾斜排列过孔的差分远端串扰和差分近端串扰分别降低了21.3 dB和6.9 dB,两对倾斜排列过孔差分远端串扰和差分近端串扰分别降低了10.5 dB和15.5 dB。

高速PCB中差分过孔分析与优化

信号完整性在高频高速电路中十分重要,差分过孔的不连续性会严重影响到信号的完整性,针对高速印制电路板(printed circuit board,PCB)中差分信号与共模信号对差分过孔的低反射、高传输和阻抗稳定的设计要求,首先建立差分过孔的等效物理模型与电路模型进行差分过孔的差分信号与共模信号的性能分析;然后在PCB层叠结构和布线模式设计的基础上运用三维电磁仿真软件HFSS设置不同的过孔中心距、反焊盘直径及地过孔数量,对差分过孔的时域阻抗、回波损耗、插入损耗进行仿真与分析,并利用S参数与时域内阻抗变化,分析过孔的差分性能和共模性能;最后通过仿真结果分析,得出过孔中心距38 mils(1 mil=0.025 4 mm)、反焊盘直径32 mils及使用双过孔地过孔的设置使差分信号和共模信号的性能最优,提出优化了差分过孔的性能的新思路,为高速差分过孔设计提供参考。

基于SIwave和Designer的差分过孔仿真分析

随着信号频率和PCB布线密度的不断提高,PCB中的过孔结构对信号完整性的影响愈加凸显。过孔设计的合理性会极大地影响PCB上信号的传输质量。本文基于SIwave和Designer仿真软件,建立了用于差分过孔分析的PCB结构模型,针对不同的孔径、焊盘尺寸、反焊盘尺寸、过孔长度以及是否具有残桩、非功能焊盘的情况,分别提取了频域S参数,并仿真得到了相应的时域TDR波形,较为全面地分析了过孔结构参数对传输信号的影响,给出了PCB过孔设计的建议。通过实际PCB中差分线上过孔的分析,验证了过孔设计建议的合理性。

差分过孔的高频特性仿真分析

为满足差分过孔在高速PCB中低反射、高传输和阻抗稳定的设计要求,提出了短柱和非功能焊盘的优化设计方法,并给出了建模仿真与理论分析。采用HFSS软件对12层PCB中差分过孔进行三维建模与仿真,并使用ADS软件对仿真结果进行了眼图分析,结果表明:钻除短柱可以有效改善差分过孔的高频传输特性,其中信号反射的能量减少了79.1%,传输的能量增加了82.1%;移除非功能焊盘可以进一步改善差分过孔的高频特性,其中反射的能量减少了14.46%,传输的能量增加了14.13%。

高速差分过孔的仿真分析

高速差分信号传输中也存在着信号完整性问题。差分过孔在频率很高的时候会明显地影响差分信号的完整性,现介绍差分过孔的等效RLC模型,在HFSS中建立了差分过孔仿真模型并分析了过孔尤其过孔长度对信号完整性的影响。

差分过孔的结构分析与优化

针对差分过孔引起的阻抗不连续以及过孔残桩引起的信号反射问题,通过过孔反焊盘补偿设计及端接过孔残桩减小了差分过孔及残桩引起的反射,改善了接收信号的质量。通过对比差分过孔优化设计前后的频域传输参数和时域信号眼图,说明了本方法的有效性及实用性。

反焊盘设计及其对差分过孔高频特性影响分析

随着差分信号速率的不断提升,差分过孔对高速差分信号的信号完整性影响越来越不可忽视。针对差分过孔在高速PCB中低反射、高传输和阻抗稳定的设计要求,通过等效过孔模型进行反焊盘预估计算,并根据估算值对不同形状的差分过孔反焊盘进行了仿真和分析。采用HFSS软件对16层PCB中的差分过孔进行了三维建模和仿真,并利用Designer软件对模型进行了仿真和眼图分析。结果表明在一定的频率范围内,反焊盘面积越大,差分过孔高频特性越好。

高速PCB差分过孔研究

随着信号高频高速化发展，差分信号因其具有抑制共模噪声、提高噪声余量的显著优势而受到PCB设计者青睐。为提高PCB布线密度，设计者多会选用差分过孔来进行转层连接。差分过孔的存在会造成阻抗不连续、损耗增加等信号完整性问题。本文通过试验研究了差分过孔孔径、焊盘尺寸、反焊盘尺寸、过孔间距、stub长度等因素对过孔阻抗及S参数的影响。试验表明：差分过孔孔径增大0．05mm，过孔阻抗降低约4Q，S21增加约0．09dbN25．4μm；焊盘单边宽增加25．4μm，过孔阻抗降低约2Q，S2，增加约0．04db@12．5GHz；反焊盘单边宽增加25．4μm（1mil），过孔阻抗增加约0．7Ω，S21降低约0．015db@12．5GHz；差分过孔间距增加0．5mm，过孔阻抗增加约6Ω，S21增加约0．2db@12．5GHz；stub长度每增加0．127mm，过孔阻抗降低约2Ω，S降增加约0．14db@12．5GHz。

FC-CBGA封装中高速差分信号过孔的设计与优化

对FC-CBGA封装中高速差分信号过孔的设计与优化问题进行研究,分析了采用堆叠孔、增加地回流孔和增大过孔反焊盘尺寸这三种优化方法对减小电容和电感不连续性,以提高过孔电性能的具体影响。时频域仿真验证了所述优化方法能够有效降低高速差分信号插入损耗及回波损耗,提高信号过孔阻抗,改善高速差分信号传输性能。

高速信号时延及过孔对信号完整性影响的研究

为了解决制约电子产品性能的信号完整性问题,研究了高速信号走线时延和差分过孔数量对信号完整性的影响。通过理论推导给出高速信号在印刷电路板(PCB)表层和内层传输速度公式,进而准确计算出信号走线的时延。同时使用高频结构仿真(HFSS)软件对差分过孔建模,仿真分析过孔数量对高速信号损耗和震荡产生的影响。仿真结果表明差分过孔数量越多,高速信号的损耗越大震荡越剧烈。该传输速度公式和仿真结果为高速信号在印刷电路板上走线提供理论指导依据。

高速BGA封装与PCB差分互连结构的设计与优化

随着电子系统通信速率的不断提升,BGA封装与PCB互连区域的信号完整性问题越来越突出。针对高速BGA封装与PCB差分互连结构进行设计与优化,着重分析封装与PCB互连区域差分布线方式,信号布局方式,信号孔/地孔比,布线层与过孔残桩这四个方面对高速差分信号传输性能和串扰的具体影响。利用全波电磁场仿真软件CST建立3D仿真模型,最后时频域仿真验证了所述的优化方法能够有效改善高速差分信号传输性能,减小信号间串扰,实现更好的信号隔离。

高密度FDR互连交换板的设计与实现

针对高密度FDR互连交换板PCB设计在信号完整性方面的不足,从工程实现的角度对板材选取、叠层设计、布线规则、抗干扰措施等问题进行分析,给出完整的解决方案。对3种典型高速板材的阻性衰减和介质衰减进行量化分析,确定设计方案的板材及最大通道长度。根据BGA区域走线数量和间距要求,明确BGA区域间隔出线方式和叠层结构。通过理论分析和计算,确定差分线的线宽、线间距、差分过孔设置、差分过孔距离电源分割线最小距离等布线规则。考虑工程实施条件的限制,提出使用微带线布线、保留一侧残桩不背钻等折中处理措施。仿真实验结果表明,基于以上规则设计的FDR互连交换板已应用于包括"天河二号"在内的多款高性能计算机系统,有效解决了FDR高速PCB设计中遇到的各种信号完整性问题。