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高速通道中如果存在阻抗不連續(xù)點，會引起傳輸線上信號產(chǎn)生反射，還可能會干擾電路的其他性能。例如，在信號完整性的串?dāng)_分析中，噪聲耦合到臨近的傳輸線上。倘若臨近線上有多處點的阻抗不連續(xù)點，串?dāng)_的噪聲也會反復(fù)震蕩疊加，最終可能會產(chǎn)生更大的噪聲?？梢?，在具體電路設(shè)計時應(yīng)給予阻抗連續(xù)性問題以足夠重視。

當(dāng)傳輸線線寬發(fā)生變化會產(chǎn)生阻抗突變。線寬的變化通常有幾種形式：

1.互連線需要將線寬減小以便進(jìn)入到比較密集的BGA封裝下面；

2.串聯(lián)在互連線上的電阻焊盤、電容焊盤、芯片封裝引腳焊盤等的寬度通常都要大于互連線的線寬，所以在相連位置會使得阻抗下降。

3.與互連線靠近的一些導(dǎo)體，也會使局部區(qū)域的互連線阻抗變小。

在傳輸線中很多因素都會導(dǎo)致互連線阻抗發(fā)生變化，而PCB板上的過孔就是一個重要的因素。

1.過孔結(jié)構(gòu)

多層PCB板設(shè)計，在布局布線過程中必然涉及到過孔的設(shè)計。根據(jù)工藝的不同將過孔分為三種類型：盲孔(blind via)、埋孔(buried via)和通孔 (through via)。過孔屬于PCB板上的一類重要的阻抗不連續(xù)點，通常情況下，板上過孔的等效阻抗要比傳輸線阻抗低12%，也即當(dāng)50歐姆的傳輸線穿過過孔時，就會產(chǎn)生6歐姆的阻抗下降。當(dāng)然，過孔等效阻抗會受到很多因素的影響：焊盤直徑、反焊盤直徑、有無非功能焊盤、過孔殘樁長度等。實際上，上述的這類問題的出現(xiàn)是由于過孔上寄生電感和電容的影響。過孔一般結(jié)構(gòu)如下圖所示。

2.過孔等效模型

過孔能夠用LC模型進(jìn)行等效，如下圖所示。從圖中可以看出，它是一個比較簡單的π模型，圖中電容表示第一、二層間過孔焊盤的電容值，過孔孔壁的特性可以用圖中的串聯(lián)電感近似。當(dāng)然這個模型的建立是基于過孔結(jié)構(gòu)比較小的緣故，因此可以近似用集總參數(shù)模型進(jìn)行代替。過孔的這種電容效應(yīng)會減緩信號的邊沿速率，這種電容效應(yīng)會隨著經(jīng)過過孔的增加而增強。

2.1寄生電容效應(yīng)

從上面對于過孔寄生電容的感性分析可以知道，這種電容效應(yīng)會影響信號的邊沿速率，也會使特性阻抗發(fā)生變化。將過孔的反焊盤直徑設(shè)為D2，焊盤直徑為D1，PCB板厚度為T，板的介電常數(shù)為ε，過孔的等效電容值可以用數(shù)學(xué)表達(dá)式近似為：

由上式可以知道，當(dāng)分母中過孔焊盤與反焊盤直徑比較接近時，會使得整個式子值變大，即寄生電容值變大。假設(shè)有厚度為60mils 的電路板，板上過孔內(nèi)徑為10mils，焊盤的直徑為20mils，焊盤與地層隔離孔的距離為32mils，板間的介電常數(shù)可以取值為4.3(一般取3.9到5.3)，計算后寄生電容約為0.517pF。倘若傳輸線特性阻抗值為50歐姆，由于過孔的寄生電容效應(yīng)，就會對信號上升時間引起變化：

由上式計算的結(jié)果可知，寄生電容會使得電路板上的信號產(chǎn)生大約31.28ps的變化量。對于高速電路而言，這個變化量已經(jīng)足夠引起工程師的注意。倘若在走線中信號線通過了多個過孔，這樣一來總的延時就會變得更加難以估計，最終影響到系統(tǒng)的設(shè)計。

2.2寄生電感效應(yīng)

寄生電容會對電路特性造成很大危害，然而過孔的寄生電感比電容的影響更加明顯。通常在電路板設(shè)計時，一個串聯(lián)的寄生電感通常會削弱旁路電容的作用。將寄生電感的值設(shè)為L，過孔長度設(shè)為h，過孔中心直徑設(shè)為d，類似于寄生電容，也可以列出寄生電感的近似表達(dá)式：

由上式可以看出，寄生電感主要受過孔的長度h的影響，相對而言過孔直徑對其影響要小得多。由寄生電容中的測量值可以計算出，過孔的寄生電感值約為1.015nH，將信號上升時間取為1ns時，過孔等效阻抗值約為：

在高頻電路中，若有高頻的電流通過過孔，那么3.19歐姆大小的等效阻抗就會產(chǎn)生很大的電壓變化。

3.過孔設(shè)計原則

在PCB板的設(shè)計過程中，工程師們總是希望將過孔孔徑設(shè)計得越小越好，這樣不但可以為電路板節(jié)約很多空間，而且更容易布局布線。而且隨著過孔變小其自身的寄生效應(yīng)也會減弱，這對于高速電路而言是十分有益的。但是，隨著過孔的減小，相應(yīng)的成本會變高，而且鉆孔和電鍍工藝都是有規(guī)格限制的，過孔的尺寸也不可能無限的減小。隨著孔徑的減小，鉆孔極容易偏離位置，而且打孔所需要的時間也會增加。總之，過孔設(shè)計要綜合多種因素進(jìn)行設(shè)計，大體需要遵循以下的原則：

1.電路中只要有過孔的存在就必然存在寄生的電感電容，所以在系統(tǒng)需求滿足的情況下應(yīng)該盡量減少過孔的數(shù)量，這樣較少寄生效應(yīng)。

2.在電路板上過孔通過的電流量大小與過孔尺寸直接相關(guān)，電流量越大所需的過孔尺寸就越大。因此，在設(shè)計時要保證與電源、地連接的過孔尺寸大一些。

3.在高速電路板設(shè)計時，在工藝與成本滿足的前提下，盡量用埋孔和盲孔技術(shù)代替其他方式。

一般過孔都主要用于多層PCB板，當(dāng)信號高速傳輸時，由于過孔寄生效應(yīng)產(chǎn)生的電感和電容大約分別為1~4nH、0.3~0.5pF。對于并行的傳輸線被列在了彼此不同的層，為了保持一致盡量讓兩者過孔數(shù)量保持一致。

4.需要合理分配過孔的尺寸，一般對于6-10層PCB板，選用10/20Mil的過孔；而對于電路板尺寸較小的情況，可以用8/18Mil過孔。

5.適當(dāng)?shù)販p小PCB板的厚度也會減小過孔的寄生效應(yīng)。

6.合理布局布線，板上的信號線應(yīng)該優(yōu)化分配，盡量不換層，以此來減少所需的過孔數(shù)量。

7.當(dāng)對電源和地管腳設(shè)計時，盡量縮短過孔與管腳之間的引線，從而較小寄生電感。