阻抗受控的通孔之设计

　　要想保持印制电路板信号完整性，就应该采用能使印制线阻抗得到精确匹配的层间互连（通孔）这样一种独特方法。

　　随着数据通信速度提高到3Gbps以上，信号完整性对于数据传输的顺利进行至关重要。电路板设计人员试图消除高速信号路径上的每一个阻抗失配，因为这些阻抗失配会产生信号抖动并降低数据眼的张开程度——从而不仅缩短数据传输的最大距离，而且还将诸如SONET（同步光网络）或XAUI（10Gb附属单元接口）等通用抖动规范的余量降到最低程度。

　　由于印刷电路板上的信号密度的提高，就需要更多的信号传输层，而且通过层间互连（通孔）实现传输也是不可避免的。过去，通孔代表一种产生信号失真的重要来源，因为其阻抗通常大约为25~35Ω。这么大的阻抗不连续性会使数据眼图的张开程度降低3dB，并会依据数据速率大小而产生大量的抖动。结果，电路板设计人员要么尝试避免在高速线路上使用通孔，要么尝试采用新技术，例如镗孔或盲孔。这些方法虽然有用，但却会增加复杂度并大大提高电路板成本。

　　可以利用一种新的“类似同轴的”通孔结构来避免标准通孔出现的严重阻抗失配问题。这种结构以一种特殊的配置将接地通孔放置在信号通孔四周。采用这种技术设计的通孔在TDR（时域反射计）曲线上显示阻抗不连续性低于4%（50±2Ω）和信号质量有所改善。这种新方法产生一个阻抗可调的垂直通道。开发人员利用信号线在中心的简单同轴模型产生这种通孔结构；四周的接地屏蔽产生一个均匀分布的阻抗。四个在中心信号通孔四周排成一圈的接地通孔取代了均匀的接地屏蔽（图1）。因为这四个外通孔都连接到印制电路板接地或VDD（电源），所以它们携带电荷，而且其中每一个通孔与信号通孔之间形成电容。电容量的计算取决于通孔直径、介电常数以及信号通孔和接地通孔之间的距离。中心通孔的间隙（凹缘）“触及”外层通孔，所以电容量沿垂直通道均匀分布——防止每一电源平面和接地平面的电容量急剧增加。外侧的接地通孔为信号返回电流提供路径，并在信号通孔和接地通孔之间形成一个电感回路。

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文章出处http://www.ednchina.com/Cstmf/BCsy/AtcShow.asp?AID=1877