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技術(shù)專(zhuān)題
防焊墊如何影響多層PCB中的信號完整性
通孔 和焊盤(pán)上的防焊 墊是現代PCB設計中的一個(gè)爭論點(diǎn)，圍繞在多層PCB中使用這些元素的爭論 被視為二元選擇。像散熱片，接地層裂口和正交布線(xiàn)一樣，圍繞著(zhù)焊盤(pán)和過(guò)孔上的抗焊盤(pán)的爭論被定為永遠/永遠不會(huì )發(fā)生的選擇。借助當今的現代PCB，了解抗墊對信號完整性的影響非常重要 。
防墊和信號完整性
當涉及信號完整性時(shí)，請仔細閱讀組件制造商的應用說(shuō)明，并始終驗證您從容易理解的概念中看到的內容。如果您查看某些組件的應用筆記，他們將建議將防墊板放置在著(zhù)陸墊上，而無(wú)需解釋。此外，不同的注釋會(huì )準確地告訴您您應該使用的過(guò)孔抗焊盤(pán)直徑，但這很容易使它脫離上下文。讓我們仔細看看這兩種情況，以及via / pad + antipad的結構如何導致 信號完整性問(wèn)題。
如何為過(guò)孔及其反焊盤(pán)建模
每當您使用鍍通孔在實(shí)體平面上過(guò)渡時(shí)，CAD工具都會(huì )根據您的間隙規則自動(dòng)應用Via防墊。如果要通過(guò)平面層進(jìn)行布線(xiàn)，則可以選擇完全去除通孔周?chē)拇蟛糠制矫?，或者將通孔包圍在剩余的導體中以創(chuàng )建防焊盤(pán)。無(wú)論發(fā)生什么情況，通孔壁和任何平面之間都必須有一些空隙，以防止短路。
在這一點(diǎn)上，如果您要通過(guò)實(shí)心平面布線(xiàn)，那么問(wèn)題就不在于是否應該使用過(guò)孔防焊墊，還是要切掉過(guò)孔的焊盤(pán)，而是要使防焊盤(pán)延伸超過(guò)過(guò)孔焊盤(pán)和任何內部不起作用的焊盤(pán)多大 。像高速設計中的許多潛在問(wèn)題一樣，所有過(guò)孔都有寄生：
電感。 隔離中的通孔基本上是一個(gè)電感器，通孔的電感取決于通孔的縱橫比。
電容。 周?chē)嬖谄矫鏁?huì )在過(guò)孔焊盤(pán)和接地之間產(chǎn)生一些寄生電容。
通孔末端和中間平面的每個(gè)焊盤(pán)會(huì )并聯(lián)產(chǎn)生兩個(gè)電容。當與電感器結合使用時(shí)，我們有一個(gè)標準的pi模型，描述了通孔及其反焊盤(pán)，如下所示。請注意，下面顯示的電容方程式只是一個(gè)近似值，因為它不考慮邊緣場(chǎng)。通孔電感方程也是一個(gè)近似值。
接下來(lái)發(fā)生的事情（就電氣行為而言）取決于許多因素。首先，就像任何pi電路一樣，CLC pi模型基本上是具有上述3 dB截止頻率的低通濾波器。假設您想擴展Via + Antipad布置的帶寬。在這種情況下，您需要減小長(cháng)寬比（更短的通孔或更寬的鏡筒直徑），或減小焊盤(pán)平面焊盤(pán)的電容（較大的抗焊盤(pán)）。
在這里，您有一組難以平衡的選項?，F代設計的功能越來(lái)越小，功能越來(lái)越緊湊，因此，寬高比可能會(huì )變得很大，3 dB的頻率會(huì )降低并限制帶寬。進(jìn)入mmWave體制后，您還將 面臨其他信號完整性挑戰，其中包括通孔的布線(xiàn)。在這些頻率下，額外的寄生效應將占主導地位，并導致互連的整體插入損耗。
著(zhù)陸板上的防墊如何影響信號
將防墊板放置在著(zhù)陸墊上涉及在組件上的墊板下方切掉一些接地平面。天線(xiàn)饋送線(xiàn)上的示例如下所示（焊盤(pán)+反焊盤(pán)以黃色圈出）。下圖顯示了藍色接地平面區域中的防墊，并將其放置為多邊形切口。
天線(xiàn)饋線(xiàn)上的防墊。
這樣做有一個(gè)很好的理由，但是您不應該這樣做，還有其他原因，它們在不同的頻率和某些情況下會(huì )相互抵消。在上述情況下，放置防墊可消除一些寄生電容；信號攜帶的磁場(chǎng)然后僅通過(guò)邊緣場(chǎng)耦合回到接地層。這是使用較小的平臺的一種選擇。
上面的示例有些人為的設計，如果不通過(guò)仿真進(jìn)行驗證，我不會(huì )在客戶(hù)板上進(jìn)行此操作 ，但是它說(shuō)明了有關(guān)返回路徑計劃的一個(gè)要點(diǎn)。即使焊盤(pán)下方有一個(gè)接地切口，但仍然有一條清晰的返回路徑通過(guò)附近的過(guò)孔和接地，因此在此過(guò)程中不會(huì )產(chǎn)生主要的阻抗不連續性。如果沒(méi)有這樣的幫助，則 由于大的返回路徑，將導致明顯的阻抗不連續性。