作者:一博科技) l/ q+ m6 v2 @7 w h# D0 I
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但是当连接器pin残留长度≥过孔stub ,过孔stub是否还需要背钻,过孔背钻还有多大的意义?
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2 z: D1 U9 u0 ~. T2 _高速信号的连接器pin的样子都是下图1所示,pin可以分解成3个部分,其中只有pin_2这部分是与过孔孔壁接触的,也就是我们常说的鱼眼。Pin_1负责将信号从连接器引入过孔中;Pin_2负责将信号传递给过孔;pin_3对于信号来说就没有正面的作用了,就是一段stub,为了跟过孔stub相区别,我们在这称之为pin stub,这个pin stub长度对于信号的影响有多大?
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图1 高速信号连接器pin示意图 8 g$ ^: {! S' K! \
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下面我们以SFP+ 2*8 PLUS连接器为例进行探讨。这款连接器的针长2.07+/-0.25mm (1.82mm~2.32mm),如下图所示:, l2 b6 W; @* h2 K# B( s
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图2 SFP+ 2*8 PLUS连接器结构图
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它在PCB上的封装如下图所示:
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图3 SFP+ 2*8 PLUS连接器在PCB上整体封装图
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! \5 f1 b; j9 g# n( `4 _' q由于一个连接器包含8个光口,为了更清晰地展示它的管脚分布,我们把其中一个光口放大,如下图所示:
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0 Q' {) `' ~- o1 I% o( f2 B图4 SFP+ 2*8 PLUS连接器在PCB上单个光口封装图 5 k l/ C9 J/ v. ^$ x) v
7 g( a( p' w3 ]8 e. r$ ?& T: U假设PCB厚度=2.2mm,连接器信号pin长2.2mm,连接器从top层往下压。# j* |* U) |; @4 y2 n
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1. 当没有把连接器压进过孔,过孔是空心的,红色圆环为孔壁,过孔的俯视图如下所示:# [& p: q& d" T6 A- q1 {
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图5 过孔俯视图
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从bottom到布线层的过孔stub为30.6mil,对过孔做背钻,残留10mil的stub,如下图所示:4 z% ]3 l0 U3 g/ [
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图6 过孔背钻侧面图
! e( ^; [5 u5 l2. 当把连接器压进过孔,过孔的俯视图如下所示:' X( Q2 g s: p: f8 _% ~* A' X8 I
1 f, t+ |! u% N: X- F% c8 `" d图7 连接器压入后的过孔俯视图; V: V3 A4 i3 [* s K8 K
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2.1 当过孔不背钻时,压上连接器后,从bottom到布线层的过孔stub为30.6mil,从布线层到pin的底部有30.6mil,即pin stub=30.6mil。
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* Y1 Y- j4 D2 [1 f- T3 S+ O: f图8 连接器压入后的过孔侧面图
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2.2 当过孔从底部背钻时,压上连接器后,从bottom到布线层的过孔stub为10mil,pin stub依然=30.6mil。3 |$ f8 p$ v: Y
( u: r* O+ }+ i ?图9 连接器压入后,过孔底部背钻图
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$ u' z& M& g/ z, G/ [以上各种情况下的插损如下图所示:
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图10 各种情况插损对比图
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8 ~, d/ y: e8 o; A说明:5 x& M7 v: K) S- L* Y4 t W
SDD21_1:Case1仅有过孔,过孔背钻,从bottom到布线层的过孔stub为10mil;
, P* N* V7 l5 z" ?" i, P) vSDD21_2:Case2过孔插上连接器的pin后,pin stub=30.6mil;过孔不背钻,从bottom到布线层的过孔stub为30.6mil;
+ r1 ]! k9 O8 dSDD21_3:Case3过孔插上连接器的pin后,pin stub=30.6mil;过孔底层背钻,从bottom到布线层的过孔stub为10mil 。
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5 ~1 e$ ^3 m. w& a) cTable1. 连接器过孔不同处理方式对比
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当连接器针长非常长,甚至跟板厚一样了,即pin stub≥过孔stub,依然必须对过孔stub进行背钻,不要犹豫,just do it!因为1. 压上连接器后,过孔背不背钻两者在12.5GHz处的差异差了0.418dB(Case3-Case2=0.418dB);2.谐振点的位置由过孔stub决定,如果过孔不背钻,谐振频率提前了12GHz。
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虽然过孔stub的影响要大于pin stub 的影响,谐振点的位置由过孔stub决定,但pin stub对插损是有拉低作用的,见Case1、Case3的比较:在同样的过孔stub情况下,pin stub在12.5GHz处对插损拉低了0.165dB(Case3-Case1=0.165dB),但谐振点的位置相差无几;, Q5 q" _6 x( \, q. B2 P
$ C; w/ A) @1 O) N, B" S/ y0 G( I; m仿真与真实的差异之处:Case3是我们做产品时,连接器压入过后的真实情况,而与之对应的仿真情况,很多人用的是Case1(即用“过孔”代替“过孔+连接器pin”的效应)这样仿真与真实情况在12.5GHz处的差异有0.165dB,如果链路中会出现2个连接器,那么仿真与真实值就差了0.35dB,当系统裕量紧张时,这点值得关注。( [' ^5 C1 [' f4 |! b$ ^1 |, c
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经过本文的分析,相信大家对连接器pin +过孔的综合效应有了清楚的认识,特别是pin stub的影响,在连接器选型时建议还是尽量选择短针的连接器、选择靠下的布线层进行布线,以减小pin stub 的影响。. Q7 t- Z2 w" i# D' a
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