參考平面很重要，為啥這里要挖掉？
發(fā)布時(shí)間：2023-08-28 17:21
高速先生成員--姜杰
傳輸線結(jié)構(gòu)包括信號路徑和返回路徑，以平面形式出現(xiàn)的返回路徑通常被稱為參考平面。不少剛接觸高速信號設(shè)計(jì)的朋友會有這樣的困惑：都說走線的參考平面很重要，為啥有些信號還要把途經(jīng)SMD元器件管腳下方的參考平面挖掉？挖掉就挖掉，不同單板反焊盤掏空的參考平面數(shù)量還不一樣，就不能痛快點(diǎn)給個(gè)標(biāo)準(zhǔn)嗎？高速先生也想，但是，真沒有。
今天，我們就以常見的0402封裝AC耦合電容為例，說說為啥會這么折騰。
第一個(gè)問題，既然反焊盤處理這么麻煩，不挖行不行？必須滿足大家，電容相鄰的參考平面L2層不挖空！
效果如何？直接上圖（這里的差分走線阻抗控95歐姆）：
阻抗控制95歐的信號，參考平面不挖空的電容位置阻抗直接掉到65歐！如果你是信號，你說煩不煩？
為啥出現(xiàn)這種現(xiàn)象？我們不妨把電容焊盤當(dāng)成走線—— 一種很寬很寬的微帶線，回憶一下傳輸線的理論，線寬越大，阻抗越小，況且，電容本體也有一定的高度，相當(dāng)于銅厚的增加，所以，0402封裝電容的阻抗跌成這樣也就不難理解了。
問題又來了，在層疊和電容封裝確定的前提下，增加阻抗需要拉開到參考平面的間距H，怎么拉開？在參考平面挖反焊盤唄。那么要挖多少層呢？本案例中反焊盤的大小按照電容焊盤的尺寸，先挖一層試試。
效果立竿見影，挖空相鄰第一個(gè)參考平面后，電容的有效參考平面就變成了相鄰的第二個(gè)，H變大，阻抗也從65歐提高到77歐，還有比這更好用的方法嗎？
有，多挖一層看看。
挖空相鄰兩層參考平面后，間距H繼續(xù)拉大，阻抗進(jìn)一步提高至81歐。
雖然本文中的仿真數(shù)據(jù)對于其它單板未必適用，阻抗變化的趨勢卻是一致的。把上文提到的三種反焊盤處理的阻抗放在一起就一目了然了。
高速信號的布線關(guān)注阻抗的連續(xù)性，而途經(jīng)SMD元器件管腳位置的阻抗通常偏小，與走線的特征阻抗不一致，為了盡量提高這些地方的阻抗，元器件管腳下方的參考平面需要進(jìn)行反焊盤處理，增加管腳到有效參考平面的間距。但是，由于不同單板的層疊各異，元器件封裝的大小不一，挖空的層數(shù)也不盡相同……
所以，到底該怎么挖反焊盤呢？這可能就是SI攻城獅存在的意義了。
