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[原创] PCB设计距离一样时,你们知道电路板两对过孔怎么摆串扰最小吗?

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发表于 5 小时前 | 显示全部楼层 |阅读模式

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高速先生成员--黄刚
不知道大家有没有发现,一博科技高速先生隔三差五就喜欢写写过孔的文章。当然喜欢是其次,最主要的是高速PCB过孔设计不好真的很容易出问题,反过来说,设计好的话就真的性能很好。之前的文章中,例如(链接《过孔的设计孔径是真的很重要,但高速先生也是真的不关心》)描述了单对过孔自身的设计对性能的影响。那我们这篇文章就来讲讲如何做好两个过孔之间的PCB串扰这个老大难的问题哈。
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相比于信号质量本身受到很多因素的影响,导致PCB设计无从下手。串扰不就很简单吗?只要拉开距离了,串扰问题不就解决了吗?说得好,和走线一样,只要拉开距离了,串扰就一定会变小。关键是难就难在有那么多空间给你拉开距离吗?现在的产品走线密度都大到离谱,高速信号贼多,也就意味着过孔也会很多,一多了自然距离就肯定会近。就好像雷豹最近遇到的这个高速过孔扇出问题。如下所示,从芯片扇出的高速信号在外面打孔换层,由于PCB板子高速信号很多,距离很密,PCB过孔与过孔之间的距离就只能做到这样了。
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雷豹到现在为止也学了好几年的高速仿真了,也懂得去通过提取3D模型进行仿真。三下五除二的就把这个项目的等效过孔串扰模型建出来了。
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对于28G的高速信号来说,串扰仿真下来的结果不好不坏,在36dB上下,正常这个串扰的量级也基本上没太大的问题。之前的很多项目的过孔设计也差不多是这样处理的,最终产品功能也还好。
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项目感觉也差不多就这样交差了,不过雷豹想顺带借着这个项目来研究一下过孔串扰还有没有其他优化的方法。研究了半天,除了把过孔距离拉大,也没想到其他更好的方法了。于是就过来请教Chris,看看有没有其他有效的方案。Chris看了下雷豹建的模型,就是简单的两对过孔水平的放置,的确根据项目本身的密度,也没有太多的空间拉开距离。于是自己捋了捋心中的理论知识,立马指导下雷豹,让他试试沿着一对过孔的中间做以下几个旋转的模型试试。例如下面那对过孔沿着中心进行旋转30度,45度和90度的旋转,如下所示:
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雷豹看着上面Chris提出的方案,寻思着,原始不旋转时感觉距离还更大一点,旋转完之后距离还小了,串扰还能变好?
碍于Chris的面子,雷豹只能先按照这个旋转的方案分别建出不同角度的过孔模型,然后逐一进行仿真。妈呀,不仿不知道,一仿吓5跳。
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不旋转时串扰为36dB,旋转30度时串扰为39 dB!旋转45度时串扰为45 dB!!
旋转90时的串扰居然……快到100 dB了,基本上是等于拉开几公里那么远的串扰量级了。

雷豹很震惊,怎么看起来旋转后的过孔距离还更近了,尤其是90度的时候,基本上有一个过孔都贴到另外一对过孔边上了,PCB串扰反而是超级超级小?Chris不语。只是一味的点点头。并让雷豹好好的结合这几年学过的理论知识想想看,任何一个看似和想象不符合的仿真结果,其实都只是理论知识不到位而已哈!
雷豹大概思索了半个小时后,恍然大悟,哦!!!原理是这样的啊!
问题:为什么过孔旋转一定角度后,仿真的串扰结果慢慢变好,尤其90度时是超级无敌好的结果呢?
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