CN1870852A - 具有改良差分过孔的印刷电路板 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种具有改良差分过孔的印刷电路板，所述印刷电路板包括若干组差分过孔和与上述差分过孔对应的差分传输线，以及通过上述差分传输线来确保其电气连接的若干平面层，上述每组差分过孔包括两对差分过孔，其中该组差分过孔中的一对差分过孔在另外一对差分过孔中心线连线的垂直平分线上。通过上述设计，印刷电路板上的差分过孔间的串扰互相抵消，改善了信号的传输质量。

Description

具有改良差分过孔的印刷电路板
【技术领域】
本发明涉及一种印刷电路板(Printed Circuit Board，以下简称PCB)，特别涉及一种具有改良差分过孔可提高信号传输特性的印刷电路板。
【背景技术】
随着集成电路输出开关速度的提高以及印刷电路板布线密度的增加，信号传输特性的提高已经成为高速数字印刷电路板设计者必须关心的问题之一。
在数字电路设计领域中，信号线之间的串扰是广为存在的，串扰是两个信号线之间的电磁耦合。信号线之间的互感和互容会引起线上产生噪音，其中容性耦合对外表现为耦合电流，感性耦合对外表现为耦合电压，串扰在被干扰的信号上表现为注入一定的耦合电流和耦合电压。由于信号线间过大的串扰会影响到系统性能，甚至引起电路的误触发，导致系统无法正常工作，因此如何在印刷电路板的设计过程中充分考虑信号传输中的串扰因素，并采取有效的控制措施，已经成为当今印刷电路板设计业的一个热门课题。
在印刷电路板信号线路设计中，根据差分信号是两个等值反相信号同时出现的特点应用差分传输线来消除串扰，这样就大大的提高了信号的传输质量，通常所说的差分传输线是指承载差分信号的那一对走线，差分传输线设计是高速数字线路设计的一个重要组成部分。
由于印刷电路板上的信号密度的提高，需要更多的信号传输层，于是通过过孔实现层间信号传输是不可避免的。过孔是多层PCB重要组成之一，按作用过孔可分为两类：一是用作各层间的电气连接；二是用作器件的固定和定位。按工艺类型过孔可分为三类，即盲孔、埋孔和通孔。盲孔位于印刷电路板顶层和底层表面，用于表层线路和内层线路的连接；埋孔位于印刷电路板内层；通孔贯穿整个电路板，可实现内部电气互连或作为器件的粘着定位孔。差分传输线在板上走线时，会遇到与过孔的连接问题，通常就把与差分传输线相连的一对过孔称为差分过孔。当差分传输线遇到差分过孔时，差分过孔的阻抗与差分传输线阻抗不匹配，会造成信号的反射，不过因差分过孔阻抗不匹配而造成的信号反射很小，差分过孔产生的问题更多集中在因差分过孔的寄生电容和寄生电感所产生的串扰上。当传输线上有电流通过时，会在其导线的周围产生相应电磁场，这样差分过孔固有的寄生电容和寄生电感会与之相互作用产生串扰而影响信号的传输质量，这就是差分过孔串扰。
请参看图1，为现有PCB上的差分过孔排布，图中有一组对信号传输特性影响较大的差分过孔，其包括第一对差分过孔和第二对差分过孔。其中第一对差分过孔包括过孔12和过孔14，第二对差分过孔包括过孔22和过孔24，该两对差分过孔在位置上为平行排布。如果把第二对差分过孔称为干扰源，第一对差分过孔为被干扰对象。在这种差分过孔排布方式下，当与第二对差分过孔相连的差分传输线有210(+)和210(-)差分信号传输时，由于差分信号自身的特点，传输线间的串扰互相抵消，所以最终信号传输特性表现的串扰是差分过孔间的串扰。对于第一对差分过孔中的过孔12来说，由于第二对差分过孔所包括的过孔22和过孔24相对于过孔12为非对称分布，过孔12受到过孔22和过孔24所分别产生的一正一负的差分串扰的影响不能相互抵消，离过孔12较近的过孔22对过孔12的串扰占主导地位，所以第二对差分过孔对过孔12产生的串扰为正；同理，在该情况下，第二对差分过孔对第一对差分过孔的另一过孔14产生的串扰为负，则对整个被干扰对象第一对差分过孔整体来说，第二对差分过孔对其所造成的串扰就为对其中单个过孔造成串扰的两倍，严重影响信号传输质量。所以实际设计中差分过孔之间的布局需要尽可能对称，才能减小差分过孔间的相互串扰。虽然，可以采取减小差分过孔间距的做法来使其尽量达到对称效果，但这样会提升制作工艺上的难度，增加制造成本。另外，在上述差分过孔的两侧还有若干接地孔10，该接地孔10用来传输接地信号，上述接地孔10以及接地信号不会对差分信号传输和差分过孔产生任何影响。
在上述情况下，若要有效的消除串扰，提高信号的传输特性，差分过孔的排布方式就起到至关重要的作用。
【发明内容】
鉴于以上内容，有必要提供一种具有改良差分过孔的印刷电路板，便于印刷电路板上的信号传输，通过减少差分过孔间的串扰，提高信号的传输质量。
一种具有改良差分过孔的印刷电路板，所述印刷电路板包括若干组差分过孔和与上述差分过孔对应的差分传输线，以及通过上述差分传输线来确保其电气连接的若干平面层，上述每组差分过孔包括两对差分过孔，其中该组差分过孔中的一对差分过孔在另外一对差分过孔中心线连线的垂直平分线上，所述的平面层包括信号层、电源层和接地层，所述的差分过孔为同一类型，上述类型可以是通孔、盲孔和埋孔。
相较现有技术，所述PCB差分过孔通过差分过孔对的对称排布使得差分过孔间的串扰可以相互抵消，从而改善了信号的传输特性。
【附图说明】
下面结合附图及较佳实施方式对本发明作进一步详细描述：
图1是现有PCB上具有的差分过孔排布示意图。
图2是本发明具有改良差分过孔的印刷电路板较佳实施方式的差分过孔排布图。
图3是本发明具有改良差分过孔的印刷电路板另一较佳实施方式的差分过孔排布图。
【具体实施方式】
本发明较佳实施方式的具有改良差分过孔的印刷电路板，所述PCB上设有若干组差分过孔，由于组与组之间距离较远，其相互间的串扰可以忽略不计，故仅考虑同一组的差分过孔间的串扰。图2所示中仅显示了其中一组差分过孔，该组差分过孔包括一第一对差分过孔和一第二对差分过孔，该第一对差分过孔包括过孔32和过孔34，该第二对差分过孔包括过孔42和过孔44，上述每对差分过孔所包含的两个过孔为同一类型，所述类型包括盲孔、埋孔和通孔。该设计中的第一对差分过孔位于第二对差分过孔中心线连线的垂直平分线上，同时第二对差分过孔也位于第一对差分过孔中心线连线的垂直平分线上，即两对差分过孔中心线连线互相垂直平分，与上述第一对差分过孔相连接的差分传输线对称的分布在第二对差分过孔两侧。当差分传输线有310(+)和310(-)差分信号传输时，假设第一对差分过孔为干扰源，第二对差分过孔是被干扰对象。上述差分信号传输时，第一对差分过孔就会对第二对差分过孔作用从而产生串扰，根据差分信号的基本特点，由于第一对差分过孔的过孔32和过孔34相对第二对差分过孔的一个过孔44距离相等且对称分布，所以过孔44受到过孔32和过孔34的串扰大小相等，方向相反，最终作用在过孔44上的串扰就相互抵消；同理，第一对差分过孔对于过孔42所产生的串扰也相互抵消。若第二对差分过孔作为干扰源，则第一对差分过孔受到第二对差分过孔的串扰也抵消。这样就大大的减少了PCB上差分过孔间的串扰，达到了预期的设计效果。另外，在差分过孔的两侧还有若干接地孔11，该接地孔11用来传输接地信号，上述接地孔11以及接地信号不会对差分信号传输和差分过孔产生任何影响。
请参阅图3，是本发明具有改良差分过孔的印刷电路板另一较佳实施方式，该实施方式的差分过孔排布与上述实施方式相同，其与上述实施方式的不同之处在于与第一对差分过孔相连的差分传输线510(+)和510(-)的分布相对第二对差分过孔不完全对称。同理，根据差分对的特点，差分传输线间的串扰已经为零，最终表现出来的串扰是差分过孔间的串扰，对于差分过孔来说，该实施方式过孔间的作用方式与上述实施方式完全相同，所以差分过孔间的串扰抵消，改善了信号的传输特性，也达到了预期的设计效果。该示意图中的接地孔及接地信号也不会对差分信号传输和差分过孔产生影响。
上述实施方式虽然是以PCB上的过孔排布为例来说明本发明的，然而，本领域的技术人员可把该差分过孔改良方法应用到任何可以应用差分过孔的其他设计中。

Claims (6)

1.一种具有改良差分过孔的印刷电路板，所述印刷电路板包括若干组差分过孔和与上述差分过孔对应的差分传输线，以及通过上述差分传输线来确保其电气连接的若干平面层，上述每组差分过孔包括两对差分过孔，其特征在于：该组差分过孔中的一对差分过孔在另外一对差分过孔中心线连线的垂直平分线上。
2.如权利要求1所述的具有改良差分过孔的印刷电路板，其特征在于：所述每对差分过孔属于同一类型。
3.如权利要求2所述的具有改良差分过孔的印刷电路板，其特征在于：所述差分过孔是通孔。
4.如权利要求2所述的具有改良差分过孔的印刷电路板，其特征在于：所述差分过孔是盲孔。
5.如权利要求2所述的具有改良差分过孔的印刷电路板，其特征在于：所述差分过孔是埋孔。
6.如权利要求1至5项中任意一项所述的具有改良差分过孔的印刷电路板，其特征在于：所述平面层包括信号层、电源层和接地层。
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