改進(jìn)高頻信號(hào)傳輸中的SMT焊盤設(shè)計(jì)

　　分析交流耦合電容的SMT焊盤效應(yīng)

　　在EMPro中建立一個(gè)具有中等損耗基板的SMT的3D模型，其中一對(duì)微帶差分走線長(zhǎng)2英寸、寬5mil，采用單端模式，與其參考平面距離3.5mil，這對(duì)走線從30mil寬SMT焊盤的一端進(jìn)入，并從另一端引出。

　　圖4 交流耦合電容的SMT焊盤效應(yīng)：仿真得到的TRD圖

　　圖5 交流耦合電容的SMT焊盤效應(yīng)：仿真得到的插損圖

　　圖4和圖5分別顯示了仿真得到的TDR和插損圖。參考平面沒有裁剪的SMT設(shè)計(jì)造成的阻抗失配是12Ω，插損在20GHz時(shí)為-6.5dB.一旦對(duì)SMT焊盤下方的參考平面區(qū)域進(jìn)行了裁剪(其中“d”設(shè)為10mil)，失配阻抗就可以減小到2Ω，20GHz時(shí)的插損減小到-3dB.進(jìn)一步增加“d”會(huì)導(dǎo)致條狀電感超過電容，從而引起電感不連續(xù)性，轉(zhuǎn)而使插損變差(即-4.5dB)。

　　分析B2B連接器的SMT焊盤效應(yīng)

　　在EMPro中建立一個(gè)B2B連接器的SMT焊盤的3D模型，其中連接器引腳間距是20mil，引腳寬度是6mil，焊盤連接到一對(duì)長(zhǎng)5英寸、寬5mil，采用單端模式的微帶差分走線，走線距其參考平面3.5mil.SMT焊盤的厚度是40mil，包括連接器引腳和焊錫在內(nèi)的這個(gè)厚度幾乎是微帶PCB走線厚度的40倍。

　　圖6 B2B連接器的SMT焊盤效應(yīng)：仿真得到的TDR圖

　　圖7 B2B連接器的SMT焊盤效應(yīng)：仿真得到的插損圖

　　銅厚度的增加將導(dǎo)致電容的不連續(xù)性和更高的信號(hào)衰減。這種現(xiàn)象可以分別由圖6和圖7所示的TDR和插損仿真圖中看出來。通過裁剪掉SMT焊盤正下方適當(dāng)間距“d”(即7mil)的銅區(qū)域，可以最大限度地減小阻抗失配。

　　小結(jié)

　　本文的分析證明，裁剪掉SMT焊盤正下方的參考平面區(qū)域可以減小阻抗失配，增加傳輸線的帶寬。SMT焊盤與內(nèi)部參考銅箔之間的距離取決于SMT焊盤的寬度以及包括連接器引腳和焊錫在內(nèi)的SMT焊盤有效厚度。在PCB投產(chǎn)之前應(yīng)先進(jìn)行3D建模和仿真，確保構(gòu)建的傳輸通道具有良好的信號(hào)完整性。