抽丝剥茧系列文章之过孔选择

一.过孔选择

经常有朋友问问题的。很多时候一个问题来来回回也就几条信息，也不知道朋友们有没有弄明白，实在不是因为高速先生不乐意说更多，而是百来个字，又没有图实在是很难把一个问题说清楚的。所以催生了《抽丝剥茧》系列文章，高速先生将专门撰文来解答各位朋友平时提出的问题。

本期问题是这样的“12G信号，通过增加过孔避免stub的影响是好是坏？三个过孔有问题吗”？

其实看到这个问题的时候，小陈的心里是乐呵呵的，12G信号，终于跟小陈心中的“高速”沾上边了。在这里，先抛出第一个论点，当前大部分板卡厚度都在2mm左右，10Gbps以上的信号过孔有非常严重的影响，6Gbps以下的设计基本不需要考虑过孔。原因在《反射详解》中有说明，一个几十mil的过孔或者stub，低频信号根本“感受”不到。

其实，评估一个通道能否正常工作的标准就是信号协议，发送芯片满足信号协议，通道性能满足信号协议，接收芯片满足信号协议，那这样发送与接收芯片就能正常的通信了。而信号协议中，基本上是不会要求通道走多长打多少个孔的，而是以插损，回损，模态转换等指标去约束。要知道一个做得好的过孔损耗可能只有0.2dB，一个做得差的的过孔损耗会达到2dB。而SI工程师不可能要求设计工程师把走线，过孔做到多少dB以下（如果是这样的话SI工程师也就没有存在的意义了），而会将这些变成过孔个数的要求，过孔结构的要求，走线长度的要求等等，也就成为了我们的layout guide。

让我们来对比一下过孔少stub长，以及过孔多无stub。下面的比较中，蓝色通道为一个过孔，过孔长度为10mil，stub为70mil；红色通道为两个过孔，过孔长度为70mil，stub为10mil。唯一的变量为过孔的阻抗。

当过孔阻抗做的很好（50欧姆）时，插损曲线是这样子的：

当过孔阻抗偏低（34欧姆）时，插损曲线是这样子的：

当过孔阻抗偏高（71.5欧姆）时，插损曲线是这样子的。

可以看到，如果阻抗做的好的话，通道本身的参数也是非常好的，这个结论不止适用于两个过孔，同时适用于多个过孔。而阻抗偏小的情况下，孔多stub短也是优于一个长stub的。至于阻抗偏高的情况，10G之前单个过孔会比孔多stub短好一些,但是这种情况基本上是不需要考虑的了，如果过孔阻抗有那么容易偏高的话，SI工程师也不需要那么辛苦的去优化过孔了。

但是，注意这里有但是。Stub长的问题，通过背钻非常容易解决。而过孔阻抗优化这件事情，就不是那么简单了，需要一定的经验积累。而且过多的过孔，可能会使过多的噪声注入平面腔体，造成整个系统的不稳定，这个也需要综合把控。

回到最开始的问题，通常12Gbps的信号，30mil的stub是可以接受的，略微做一些阻抗优化（选用8-10mil的过孔，稍微将反焊盘加大一些），三个过孔也并不算多。小陈这边调试成功的12G案例中，通道较复杂的有6对过孔+三个连接器+接近半米长的走线。