不加回流過孔這事，以前都不敢想！
發(fā)布時間：2022-03-21 15:40
作者：一博科技高速先生成員 黃剛
信號孔旁邊需要回流地過孔這個理論，早就已經(jīng)深入到設計工程師們的思維里了，要是說能找到一種特殊情況不用加地過孔的話，就一定是這樣的了！
一直以來，各種工程師們都知道走線是需要有回流平面的，所以我們能看到表層的走線需要L2層的回流，內層的走線一般會有上下層的回流，就像下面這樣。
那我們一般情況下認為的信號由過孔來換層，為什么在附近位置要加地過孔呢？我們來看一個很形象的仿真模型，左右分別是換層信號孔附近加和不加地過孔的模型，我們的信號線從表層由過孔換到靠下的內層，大家猜猜下面兩種情況下的仿真結果會有什么差異嗎？
可能很多人知道不加地過孔會不好，但是你們估計很難猜到它們的損耗曲線的差異吧？下面是兩種case的損耗結果對比，從損耗結果上可以看到，不加地過孔甚至在直流的時候也有很大的損耗，導致從S參數(shù)上看不從0dB開始衰減，另外在高頻之后的逐漸衰減變大。
為什么會這樣子呢？其實可以和上面說走線需要回流平面的理論結合起來分析，從不加地過孔的case來看，表層走線已經(jīng)有L2層的地平面參考了，內層走線其實也有內層的地平面來參考，但是由于沒有地過孔，使得L2層的地平面卻不能和內層的地平面連接起來形成通路，因此在直流上是斷開的，損耗曲線就不從0dB開始下降了。到了高頻之后，也只能通過平面耦合的形式進行連通，因此損耗也會增大。
那么在當中有一種特殊的過孔換層情況，那就是1到3的換層。那么L1到L3層有什么特別之處嗎？ L1到L3層，大多數(shù)朋友都會覺得這樣的話信號都只參考L2層，是不是就沒有了像換到更靠下的內層那樣，需要切換參考層了？按照這個猜想的指引，就立馬會覺得，L1到L3層是不需要地過孔了吧！
于是我們又立馬去建另外的一組對比模型，L1到L3層換層，有地過孔和沒地過孔的模型，如下所示：
這一組對比的模型，結果會很相近嗎？時間關系，就不給大家更多的思考空間了哈，結果直接給到大家，仔細一看就發(fā)現(xiàn)，怎么和想的不一樣？?。?！
雖然不加地過孔時和我們想的一樣，在直流層面上是連通的，因此損耗從0dB開始下降。但是隨著頻率升高，損耗卻逐漸和加地過孔的損耗差距越拉越大。
高速先生仔細一看模型，慢慢的發(fā)現(xiàn)了貓膩。我們說的是只要參考地沒切換，理論上就不需要加地過孔，但是我們仔細看看這個模型，尤其是L3層的走線，實際上它參考的是L2和L4層的地，雖然L2層的地沒切換參考平面，但是L3層的能量也有一半?yún)⒖嫉絃4層，L4層是肯定沒法直接和L2層連通的，問題就出在了這里！
那要怎么才能證明這一點呢？于是高速先生又建了第三組對比的模型，就是下面這樣子了。
我們做一個看上去很奇怪的驗證模型，讓原有的L3層走線的下面參考層拉得灰常的遠，這個時候明眼人都能看出來，驗證模型的L3層主要就只能參考到L2層的地了，也就等效的實現(xiàn)了L2參考平面不變的前提了，這次我們再來看看對比結果如何？
果然，這次的對比結果才算是符合我們一開始的理論，不加地過孔的損耗基本就和加地過孔的損耗差異不大了。但是由于還有很少量的能量會參考到那個較遠的平面，因此不加地過孔的損耗還是能呈現(xiàn)出稍大一點點的現(xiàn)象，但是差別已經(jīng)不大了。因此理論肯定是沒問題的，關鍵就在于模型有沒有建立得和理論的場景相匹配，只要是類似上面這種情況的，而且速率又不會太高，布局布線空間很緊張的情況下，大家就可以嘗試著去掉地過孔的。
這個時候可能有一些朋友們會問了，現(xiàn)實中有可能出現(xiàn)像模型那樣L3層的下面參考層距離很遠的疊層設計嗎？高速先生以一個回答來結束這個文章哈，那就是。。?！斑€是見過不少的！”
大家有沒有曾經(jīng)想過或者做過去掉回流地過孔的設計呢，分享一下你們的故事？
