原创 过孔模型

2013-8-2 16:32 1591 10 12 分类: PCB

 对于高速电路设计,一般推荐的设计是尽量少采用过孔,但受限于实际的运用环境,有时 layout过程中是无法避免过孔问题。

如何评估过孔模型引入阻抗不连续,造成信号完整性的问题,成了令人头疼的问题,我们往往无法正确定量衡量其影响,只能做 maybe的定性问题猜测。

谈到过孔模型我们必须先了解下过孔的结构:

 

结构.gif

很多文献将过孔模型的分布参数等效为 C-L-CPI 型模型,电感两端并联电容到地),如下图所示

 

circuit.gif

对于上图模型中的L C由下面的算式计算得出,

 

qau.gif

式中D1 为为孔PAD直径, D2为反焊盘的直径, T PCB的板厚, h为孔深, d为内壁筒直径。式中 h值等于 T d的值等于 drill diameter。(Unit=inch 

下面我以一个实际的孔来进行演算,孔的数据为: drill diameter =0.2mm ,regular pad diameter=0.4mm,anti pad  diameter=0.6mm,T=h=1.6mm Dk=4.2

我们带入数据可得:Cvia约为 0.75pF,Lvia约为1.43nH 。这是我手算的结果,下面我们用软件计算下

 

sf.gif

可以看出结果还是很相近的,说明此软件的内置算法应该就是上面的表达式。

仿真电路设计图:

designer.gif

S parameter扫描结果:

s参数.gif

Sigxploere viamodel得到的s 参数:

 

sigx.gif
两者还存在一定的差异,稍后再学习区别何处,也可能是设置的问题。最好的过孔模型仿真还是采用3D软件进行计算。Agilent好像有篇
验证sigexploere精确度的whitepaper,文中数据可以看出对于1GHz以下的过孔与非过孔S21参数对比变化很小,实际情况应该跟孔的电尺寸存在关系。

study note by mark

文章评论2条评论)

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markli_better_504802573 2013-8-3 11:11

谢谢提醒,不好意思,问题已修正。

用户1696769 2013-8-2 09:47

博主图片不显示啊
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