芯耀
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公眾號(hào) | 高速先生，作者 | 黃剛
是的，在網(wǎng)上輸入這個(gè)名字后，可能前幾個(gè)彈出來的定義都不是和PCB相關(guān)的。的確，對(duì)于做設(shè)計(jì)和仿真的朋友來說，這個(gè)名詞是陌生的！那它到底和PCB行業(yè)的哪一類細(xì)分領(lǐng)域強(qiáng)相關(guān)呢，另外到底這個(gè)效應(yīng)又是怎么影響到高速信號(hào)性能的呢？根據(jù)Chris多年來寫高速先生文章的經(jīng)驗(yàn)看，采用先講案例，以倒敘的方法來介紹，感覺喜歡聽的粉絲會(huì)多一點(diǎn)！
這個(gè)案例是這樣的，一家做連接器線纜的客戶找到Chris，說他們自己做的測(cè)試夾具性能不是很好，大家也知道。如果夾具本身的性能做得不好的話，那肯定驗(yàn)證不出來產(chǎn)品的質(zhì)量了，或者說由于夾具本身很一般，導(dǎo)致產(chǎn)品測(cè)出來就變差了，無法體現(xiàn)產(chǎn)品本身的真實(shí)性能。
Chris看了他們發(fā)過來的詳細(xì)測(cè)試數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)夾具的傳輸線本身做得還挺好的，在50歐姆的位置偏差很小。最大的問題是過孔的阻抗比較低，只有46，47歐姆的樣子，這樣肯定會(huì)影響夾具本身的駐波。
客戶自己也感到很郁悶，因?yàn)樗麄円灿蟹抡娴娜藛T，根據(jù)仿真結(jié)果來設(shè)計(jì)的過孔，正常不應(yīng)該誤差那么多。還給Chris看了他們自己的仿真結(jié)果，的確哦，仿真的過孔結(jié)果的確是比較接近50歐姆，駐波應(yīng)該很好才對(duì)啊！下圖是這個(gè)過孔的3D仿真模型和阻抗仿真結(jié)果，妥妥的50歐姆啊！
那問題到底出在哪呢？首先能確定的是肯定是加工誤差的問題，或者說是加工的過孔參數(shù)和設(shè)計(jì)仿真有明顯不一樣的地方。過孔阻抗那么多的影響因素，Chris捋了捋，無非就是過孔孔徑變大了、過孔的孔盤變大了，過孔stub變長了或者甚至忘記背鉆了。于是Chris問客戶要他們自己加工的過孔切片圖來看看，反而上述想到的幾個(gè)原因都被一一排除了。從過孔的切片結(jié)果上能看到，過孔的孔徑并沒有明顯擴(kuò)大，過孔焊盤也沒有變大，過孔也有進(jìn)行背鉆，而且stub也符合預(yù)期。
看起來一切都很正常啊，那為什么測(cè)試出來的過孔阻抗會(huì)低那么多??！
Chris覺得肯定還是加工問題，加工出來的過孔參數(shù)哪里和設(shè)計(jì)仿真不一樣，于是再仔細(xì)看看過孔的切片圖，放大放大再放大！咦……這個(gè)地方感覺有點(diǎn)奇怪哦？
看起來很像過孔的非功能焊盤，但是問了客戶板廠那邊，明確確定非功能焊盤是去掉的。的確，現(xiàn)在哪怕我們不說，比較有經(jīng)驗(yàn)的板廠都會(huì)在加工時(shí)自己去掉過孔的非功能焊盤。但是的確從切片圖上看，沿著過孔的Z軸路徑，長滿了密密麻麻的延伸的銅皮。這是啥?。?/p>
那怎么辦？要問誰啊！Chris突然想到了我司很受大家歡迎的東哥，于是立馬和東哥進(jìn)行了連線。還得是見多識(shí)廣的東哥，只那么瞧了幾眼，就確定了原因，那就是我們標(biāo)題的燈芯效應(yīng)的影響。
經(jīng)過與東哥七七二十一秒鐘的交流（時(shí)間那么短？沒辦法，東哥在外面一般都灰常的忙，嘻嘻），Chris大致明白了它產(chǎn)生的原因及過程，的確，它最終形成的樣子看起來就很像保留了非功能焊盤。于是Chris大致按照這個(gè)過孔最終的樣子建了個(gè)新的仿真模型，如下所示：
然后對(duì)新建的過孔模型進(jìn)行仿真，結(jié)果不就能和測(cè)試對(duì)得上了嘛！按照燈芯效應(yīng)大致建模后，仿真得到的過孔阻抗也是47歐姆的樣子，和測(cè)試出來的非常接近！
這次的確不止是粉絲們漲知識(shí)的一天，對(duì)于Chris來說同樣也是哈！當(dāng)然這種效應(yīng)理論上和PCB板廠的加工能力，包括板材選型也有比較大的關(guān)系，最終形成的效果差異也比較大，有的也可以做到幾乎不存在這種效應(yīng)，有的可能就比較明顯。當(dāng)然我們現(xiàn)在明白了這種效應(yīng)后，就可以通過前期的選型和對(duì)板廠加工能力的進(jìn)一步約束盡量消除，不然別說對(duì)112Gbps那么高速率的信號(hào)產(chǎn)生巨大影響了，估計(jì)對(duì)10Gbps信號(hào)影響也是不可忽略啊！
Q、本期提問：專門把最精彩的部分放到這里，到底什么是燈芯效應(yīng)呢，大家用自己理解的話說說看？
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