CN108990315A - 一种差分过孔阻抗控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种差分过孔阻抗控制方法，包括：在不同信号传输速率的差分线、不同厚度的stub区域的条件下，分别预设与各条件相匹配的PCB板过孔处设计方式；根据当前PCB板上差分线的信号传输速率及其过孔处的stub区域的厚度，确定当前PCB板过孔处的设计方式；按照当前PCB板过孔处的设计方式对当前PCB板的过孔处进行设计，以对过孔处阻抗进行控制。可见，本申请使PCB板过孔处设计方式得到合理利用，达到阻抗较优控制的目的，进而提高了传输信号的质量，增强了系统运行的稳定性。

Description

一种差分过孔阻抗控制方法

技术领域

本发明涉及差分线阻抗设计领域，特别是涉及一种差分过孔阻抗控制方法。

背景技术

随着高速传输技术的发展，差分线在PCB(Printed Circuit Board，印刷电路板)线路设计中得到广泛应用。在差分线实现高质量传输的过程中，差分线的阻抗设计(整条链路的阻抗变化尽可能小)尤为重要。其中，差分过孔处的阻抗最难控制，为了保证过孔处阻抗的连续性，现有技术设计了多种差分过孔阻抗控制方法，但是，这些差分过孔阻抗控制方法未得到合理利用，无法达到阻抗较优控制的目的，从而影响到传输信号的质量，降低了系统运行的稳定性。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域的技术人员目前需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种差分过孔阻抗控制方法，使PCB板过孔处设计方式得到合理利用，达到阻抗较优控制的目的，进而提高了传输信号的质量，增强了系统运行的稳定性。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种差分过孔阻抗控制方法，包括：

在不同信号传输速率的差分线、不同厚度的stub区域的条件下，分别预设与各条件相匹配的印刷电路板PCB板过孔处设计方式；

根据当前PCB板上差分线的信号传输速率及其过孔处的stub区域的厚度，确定所述当前PCB板过孔处的设计方式；

按照所述当前PCB板过孔处的设计方式对所述当前PCB板的过孔处进行设计，以对过孔处阻抗进行控制。

优选地，所述在不同信号传输速率的差分线、不同厚度的stub区域的条件下，分别预设与各条件相匹配的印刷电路板PCB板过孔处设计方式的过程具体为：

当差分线的信号传输速率大于预设第一经验速率，且stub区域的厚度不大于预设经验厚度时，采用反焊盘挖空方式和反焊盘挖通方式相混合的设计方式设计PCB板的过孔处；

当差分线的信号传输速率大于所述第一经验速率，且stub区域的厚度大于所述经验厚度时，采用背钻工艺处理过孔处的stub区域；

当差分线的信号传输速率小于预设第二经验速率，且stub区域的厚度不大于所述经验厚度时，采用反焊盘挖空方式单一设计过孔处；其中，所述第二经验速率小于所述第一经验速率；

当差分线的信号传输速率小于所述第二经验速率，且stub区域的厚度大于所述经验厚度时，采用反焊盘挖通方式单一设计过孔处；

当差分线的信号传输速率位于所述第一经验速率与所述第二经验速率之间，且stub区域的厚度不大于所述经验厚度时，采用反焊盘挖通方式单一设计过孔处；

当差分线的信号传输速率位于所述第一经验速率与所述第二经验速率之间，且stub区域的厚度大于所述经验厚度时，采用反焊盘挖通方式单一设计过孔处，或者采用背钻工艺处理过孔处的stub区域。

优选地，所述采用反焊盘挖空方式和反焊盘挖通方式相混合的设计方式设计PCB板的过孔处的过程具体为：

采用反焊盘挖空方式设计PCB板过孔处的过孔区域，采用反焊盘挖通方式设计PCB板过孔处的stub区域。

优选地，所述第一经验速率具体为10gbps，所述第二经验速率具体为1gbps。

优选地，在按照所述当前PCB板过孔处的设计方式对所述当前PCB板的过孔处进行设计之后，该差分过孔阻抗控制方法还包括：

对所述当前PCB板过孔处的阻抗进行仿真，以得到供设计人员参考的阻抗曲线。

优选地，在对所述当前PCB板过孔处的阻抗进行仿真之后，该差分过孔阻抗控制方法还包括：

当所述当前PCB板过孔处的阻抗不满足阻抗一致性要求时，在不影响整体线路设计的前提下，对所述当前PCB板过孔处的参数尺寸进行调整，直至其满足阻抗一致性要求。

优选地，所述参数尺寸包括过孔半径和/或焊盘尺寸和/或反焊盘尺寸。

本发明提供了一种差分过孔阻抗控制方法，包括：在不同信号传输速率的差分线、不同厚度的stub区域的条件下，分别预设与各条件相匹配的PCB板过孔处设计方式；根据当前PCB板上差分线的信号传输速率及其过孔处的stub区域的厚度，确定当前PCB板过孔处的设计方式；按照当前PCB板过孔处的设计方式对当前PCB板的过孔处进行设计，以对过孔处阻抗进行控制。

本申请考虑到PCB板过孔处的stub区域对过孔处阻抗有一定影响(相对于较厚的stub区域来说，对过孔处阻抗的影响较大)，还考虑到差分线的信号传输速率越高，对PCB板过孔处的阻抗设计要求越高，所以本申请提前设置在不同信号传输速率的差分线、不同厚度的stub区域的条件下的PCB板过孔处设计方式，以为后续PCB板过孔处设计作参考，从而使PCB板过孔处设计方式得到合理利用，达到阻抗较优控制的目的，进而提高了传输信号的质量，增强了系统运行的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种差分过孔阻抗控制方法的流程图；

图2为本发明提供的一种差分过孔处的结构示意图；

图3为本发明提供的一种以反焊盘挖空方式设计的差分过孔处的示意图；

图4为本发明提供的一种以反焊盘挖通方式设计的差分过孔处的示意图；

图5为本发明提供的一种以反焊盘挖空方式和反焊盘挖通方式混合设计的差分过孔处的示意图；

图6为本发明提供的一种阻抗曲线对比图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种差分过孔阻抗控制方法，使PCB板过孔处设计方式得到合理利用，达到阻抗较优控制的目的，进而提高了传输信号的质量，增强了系统运行的稳定性。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参照图1，图1为本发明提供的一种差分过孔阻抗控制方法的流程图。该差分过孔阻抗控制方法包括：

步骤S1：在不同信号传输速率的差分线、不同厚度的stub区域的条件下，分别预设与各条件相匹配的PCB板过孔处设计方式；

需要说明的是，本申请的预设是提前设置好的，只需要设置一次，除非根据实际情况需要修改，否则不需要重新设置。

具体地，一方面，请参照图2，图2为本发明提供的一种差分过孔处的结构示意图。PCB板过孔处包括过孔区域和stub区域，过孔区域用于信号传输，而stub区域无信号传递作用。但是，stub区域对过孔处的阻抗有一定影响，一般来说，stub区域越厚，对过孔处阻抗的影响越大。另一方面，PCB板上差分线的信号传输速率由实际速率需求决定，而对于不同信号传输速率的差分线，差分过孔处的阻抗设计要求有所差异，一般差分线的信号传输速率越高，差分过孔处的阻抗设计要求越高。

基于此，本申请提前根据设计人员的经验和仿真测试，在不同信号传输速率的差分线、不同厚度的stub区域的条件下，分别设置与各条件相匹配的PCB板过孔处设计方式。也就是说，在某一信号传输速率的差分线、某一厚度的stub区域的条件下，本申请分析多种PCB板过孔处设计方式，以确定与该条件较相符的PCB板过孔处设计方式(较好地满足阻抗一致性要求)，从而保证过孔处的阻抗达到较优控制，为后续PCB板过孔处设计作参考。

步骤S2：根据当前PCB板上差分线的信号传输速率及其过孔处的stub区域的厚度，确定当前PCB板过孔处的设计方式；

具体地，本申请在获取当前PCB板上差分线的信号传输速率，和当前PCB板上差分过孔处的stub区域的厚度(条件)之后，便可从提前设置的条件-PCB板过孔处设计方式的对应关系中确定当前PCB板过孔处的设计方式。

步骤S3：按照当前PCB板过孔处的设计方式对当前PCB板的过孔处进行设计，以对过孔处阻抗进行控制。

具体地，本申请在确定当前PCB板过孔处的设计方式之后，便可按照当前PCB板过孔处的设计方式对当前PCB板的过孔处进行设计，从而使PCB板过孔处设计方式得到合理利用，达到阻抗较优控制的目的，进而提高了传输信号的质量，增强了系统运行的稳定性。

本发明提供了一种差分过孔阻抗控制方法，包括：在不同信号传输速率的差分线、不同厚度的stub区域的条件下，分别预设与各条件相匹配的PCB板过孔处设计方式；根据当前PCB板上差分线的信号传输速率及其过孔处的stub区域的厚度，确定当前PCB板过孔处的设计方式；按照当前PCB板过孔处的设计方式对当前PCB板的过孔处进行设计，以对过孔处阻抗进行控制。

本申请考虑到PCB板过孔处的stub区域对过孔处阻抗有一定影响(相对于较厚的stub区域来说，对过孔处阻抗的影响较大)，还考虑到差分线的信号传输速率越高，对PCB板过孔处的阻抗设计要求越高，所以本申请提前设置在不同信号传输速率的差分线、不同厚度的stub区域的条件下的PCB板过孔处设计方式，以为后续PCB板过孔处设计作参考，从而使PCB板过孔处设计方式得到合理利用，达到阻抗较优控制的目的，进而提高了传输信号的质量，增强了系统运行的稳定性。

在上述实施例的基础上：

作为一种优选地实施例，在不同信号传输速率的差分线、不同厚度的stub区域的条件下，分别预设与各条件相匹配的PCB板过孔处设计方式的过程具体为：

当差分线的信号传输速率大于预设第一经验速率，且stub区域的厚度不大于预设经验厚度时，采用反焊盘挖空方式和反焊盘挖通方式相混合的设计方式设计PCB板的过孔处；

当差分线的信号传输速率大于第一经验速率，且stub区域的厚度大于经验厚度时，采用背钻工艺处理过孔处的stub区域；

当差分线的信号传输速率小于预设第二经验速率，且stub区域的厚度不大于经验厚度时，采用反焊盘挖空方式单一设计过孔处；其中，第二经验速率小于第一经验速率；

当差分线的信号传输速率小于第二经验速率，且stub区域的厚度大于经验厚度时，采用反焊盘挖通方式单一设计过孔处；

当差分线的信号传输速率位于第一经验速率与第二经验速率之间，且stub区域的厚度不大于经验厚度时，采用反焊盘挖通方式单一设计过孔处；

当差分线的信号传输速率位于第一经验速率与第二经验速率之间，且stub区域的厚度大于经验厚度时，采用反焊盘挖通方式单一设计过孔处，或者采用背钻工艺处理过孔处的stub区域。

具体地，本申请提前根据设计人员的经验和仿真测试，总结出一个速率区间和厚度界限值，如下表：

表1

其中，第一经验速率为速率区间的上限，第二经验速率为速率区间的下限，经验厚度为厚度界限值。

基于此，本申请在不同信号传输速率的差分线、不同厚度的stub区域的条件下，分别设置与各条件较为相符的PCB板过孔处设计方式(如表1所示)。

具体地，在对阻抗一致性要求不是很高时，一般考虑的是反焊盘挖空方式或反焊盘挖通方式单一设计过孔处(单一设计：过孔处的过孔区域和stub区域采用相同的反焊盘设计方式)。请参照图3及图4，图3为本发明提供的一种以反焊盘挖空方式设计的差分过孔处的示意图，图4为本发明提供的一种以反焊盘挖通方式设计的差分过孔处的示意图。但本申请为精细化控制阻抗，将反焊盘挖空方式和反焊盘挖通方式相混合，以混合方式设计PCB板的过孔处(混合方式：过孔处的过孔区域和stub区域采用不同的反焊盘设计方式)。

经仿真发现，在差分线的信号传输速率大于第一经验速率，且stub区域的厚度不大于经验厚度的情况下，相比于反焊盘挖空方式或反焊盘挖通方式的单一设计，采用反焊盘挖空方式和反焊盘挖通方式相混合的设计方式更能满足阻抗一致性要求，达到阻抗最佳的目的。其余情况对应的PCB板过孔处设计方式也可由仿真对比确定，其中，在stub区域对过孔处的阻抗影响较大时，一般采用背钻工艺处理stub区域，更好地消除stub区域对过孔处阻抗的影响。

需要说明的是，在差分线的信号传输速率位于第一经验速率与第二经验速率之间，且stub区域的厚度大于经验厚度的情况下，总结出两种较为相符的PCB板过孔处设计方式：反焊盘挖通方式的单一设计，背钻工艺处理过孔处的stub区域。这两种设计方式的选择取决于链路余量与PCB加工成本的平衡，需要综合考量。若链路余量较大，建议使用反焊盘挖通方式的单一设计，以节约成本；若链路余量较小，建议使用背钻工艺，以保证满足规范要求。

作为一种优选地实施例，采用反焊盘挖空方式和反焊盘挖通方式相混合的设计方式设计PCB板的过孔处的过程具体为：

采用反焊盘挖空方式设计PCB板过孔处的过孔区域，采用反焊盘挖通方式设计PCB板过孔处的stub区域。

进一步地，本申请的混合方式：PCB板过孔处的过孔区域采用反焊盘挖空方式设计，stub区域采用反焊盘挖通方式设计。请参照图5，图5为本发明提供的一种以反焊盘挖空方式和反焊盘挖通方式混合设计的差分过孔处的示意图。

本申请可以采用仿真方式将反焊盘挖空方式、反焊盘挖通方式的单一设计与混合方式作对比，比如，PCB板过孔处的过孔区域的厚度为70mil，stub区域的厚度为50mil，信号传输速率大于10gbps(假设为12gbps)，传输线阻抗为85欧姆。请参照图6，图6为本发明提供的一种阻抗曲线对比图。其中，曲线1代表挖通型反焊盘阻抗曲线，曲线2代表混合型反焊盘阻抗曲线，曲线3代表挖空型反焊盘阻抗曲线。可以看出，本申请所提出的混合型反焊盘方式更能满足85欧姆的阻抗一致性要求。

作为一种优选地实施例，第一经验速率具体为10gbps，第二经验速率具体为1gbps。

具体地，本申请的第一经验速率可以为但不仅限于10gbps，第二经验速率可以为但不仅限于1gbps，本申请在此不做特别的限定。

作为一种优选地实施例，在按照当前PCB板过孔处的设计方式对当前PCB板的过孔处进行设计之后，该差分过孔阻抗控制方法还包括：

对当前PCB板过孔处的阻抗进行仿真，以得到供设计人员参考的阻抗曲线。

进一步地，本申请在对当前PCB板的过孔处进行设计之后，还可以对当前PCB板过孔处的阻抗进行仿真以得到阻抗曲线，从而供设计人员参考。

作为一种优选地实施例，在对当前PCB板过孔处的阻抗进行仿真之后，该差分过孔阻抗控制方法还包括：

当当前PCB板过孔处的阻抗不满足阻抗一致性要求时，在不影响整体线路设计的前提下，对当前PCB板过孔处的参数尺寸进行调整，直至其满足阻抗一致性要求。

进一步地，若当前PCB板过孔处的阻抗不满足厂商所要求的阻抗一致性，本申请可在不影响整体线路设计的前提下，对当前PCB板过孔处的参数尺寸进行调整(如减小过孔半径、减小焊盘尺寸及增大反焊盘尺寸)，直至其满足厂商的阻抗一致性要求。

作为一种优选地实施例，参数尺寸包括过孔半径和/或焊盘尺寸和/或反焊盘尺寸。

具体地，本申请的参数尺寸包括过孔半径和/或焊盘尺寸和/或反焊盘尺寸，至于具体选用的调整参数，本申请在此不做特别的限定，根据实际情况而定。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种差分过孔阻抗控制方法，其特征在于，包括：

在不同信号传输速率的差分线、不同厚度的stub区域的条件下，分别预设与各条件相匹配的印刷电路板PCB板过孔处设计方式；

根据当前PCB板上差分线的信号传输速率及其过孔处的stub区域的厚度，确定所述当前PCB板过孔处的设计方式；

按照所述当前PCB板过孔处的设计方式对所述当前PCB板的过孔处进行设计，以对过孔处阻抗进行控制。

2.如权利要求1所述的差分过孔阻抗控制方法，其特征在于，所述在不同信号传输速率的差分线、不同厚度的stub区域的条件下，分别预设与各条件相匹配的印刷电路板PCB板过孔处设计方式的过程具体为：

当差分线的信号传输速率大于预设第一经验速率，且stub区域的厚度不大于预设经验厚度时，采用反焊盘挖空方式和反焊盘挖通方式相混合的设计方式设计PCB板的过孔处；

当差分线的信号传输速率大于所述第一经验速率，且stub区域的厚度大于所述经验厚度时，采用背钻工艺处理过孔处的stub区域；

当差分线的信号传输速率小于预设第二经验速率，且stub区域的厚度不大于所述经验厚度时，采用反焊盘挖空方式单一设计过孔处；其中，所述第二经验速率小于所述第一经验速率；

当差分线的信号传输速率小于所述第二经验速率，且stub区域的厚度大于所述经验厚度时，采用反焊盘挖通方式单一设计过孔处；

当差分线的信号传输速率位于所述第一经验速率与所述第二经验速率之间，且stub区域的厚度不大于所述经验厚度时，采用反焊盘挖通方式单一设计过孔处；

当差分线的信号传输速率位于所述第一经验速率与所述第二经验速率之间，且stub区域的厚度大于所述经验厚度时，采用反焊盘挖通方式单一设计过孔处，或者采用背钻工艺处理过孔处的stub区域。

3.如权利要求2所述的差分过孔阻抗控制方法，其特征在于，所述采用反焊盘挖空方式和反焊盘挖通方式相混合的设计方式设计PCB板的过孔处的过程具体为：

采用反焊盘挖空方式设计PCB板过孔处的过孔区域，采用反焊盘挖通方式设计PCB板过孔处的stub区域。

4.如权利要求3所述的差分过孔阻抗控制方法，其特征在于，所述第一经验速率具体为10gbps，所述第二经验速率具体为1gbps。

5.如权利要求3所述的差分过孔阻抗控制方法，其特征在于，在按照所述当前PCB板过孔处的设计方式对所述当前PCB板的过孔处进行设计之后，该差分过孔阻抗控制方法还包括：

对所述当前PCB板过孔处的阻抗进行仿真，以得到供设计人员参考的阻抗曲线。

6.如权利要求5所述的差分过孔阻抗控制方法，其特征在于，在对所述当前PCB板过孔处的阻抗进行仿真之后，该差分过孔阻抗控制方法还包括：

当所述当前PCB板过孔处的阻抗不满足阻抗一致性要求时，在不影响整体线路设计的前提下，对所述当前PCB板过孔处的参数尺寸进行调整，直至其满足阻抗一致性要求。

7.如权利要求6所述的差分过孔阻抗控制方法，其特征在于，所述参数尺寸包括过孔半径和/或焊盘尺寸和/或反焊盘尺寸。