[发明专利]一种高速差分过孔的优化方法

权利要求书

1.一种高速差分过孔的优化方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：建立差分过孔在PCB叠层中三维物理模型；所述差分过孔的三维物理模型包括一对差分线和一对过孔，所述差分线分布在不同的层中，过孔将来自不同层的差分线连接在一起，所述过孔包括传输信号的过孔柱、位于过孔柱上的非功能焊盘、将过孔柱与信号线连接起来的圆形焊盘以及位于过孔两端未使用的上下Stub部分；

S2：根据差分过孔的物理模型建立其等效电路模型；

S3：将所述等效电路模型简化为简单的耦合双杆传输线模型，运用特征阻抗的闭合形式解决方案去解决这种类型的耦合传输线；

S4：设置过孔中心距；

S5：设置反焊盘直径；

S6：在差分过孔旁放置地过孔，以提供电流返回路径，降低由于接地电流返回路径引起的寄生接地电感，提高信号的完整性；

S7：移除非功能结构，包括stub和非功能焊盘。

2.根据权利要求1所述的高速差分过孔的优化方法，其特征在于：步骤S2中所述差分过孔的等效电路模型包括：

在高频时，由于信号线上内部焊盘的电容将在传输线上引起分流电容干扰，使用电容表示每个焊盘引起的效应，包括连接过孔柱与信号线的过孔焊盘以及非功能焊盘这四对焊盘，由于差分过孔对的对称性，这四对电容是分别相等的，电容值由内部焊盘半径和反焊盘几何形状确定，过孔柱产生的阻抗效应为TL2；

Stub部分将会对信号产生阻抗效应与电容效应，当顶部与底部的Stub长度与结构一致时，各个Stub部分产生的阻抗效应与电容效应是相等的，因为过孔内部焊盘的几何形状是相同的，焊盘的有效面积也是一致的，因此上焊盘和下焊盘的电容效应是相等的，并且内部焊盘之间互感电容也是相等的。

3.根据权利要求1所述的高速差分过孔的优化方法，其特征在于：在步骤S3中，当模型中的差分过孔满足条件：PCB中均匀地填充介电常数为E_r的介电材料，且有多个铜层，则所述差分过孔结构能够简化成简单的耦合双杆传输线进行分析，两个过孔视为被连续的导电屏蔽的中心导体，椭圆形的反焊盘结构能够被近似为矩形的反焊盘结构，运用特征阻抗的闭合形式解决方案去解决这种类型的耦合传输线；

具有矩形反焊盘的双杆模型的奇模和偶模阻抗用闭式方程式(1)和式(2)表示，由于反焊盘的宽度h即为反焊盘的直径，反焊盘的长度w即为反焊盘的直径与过孔的中心距之和，因此原始闭式方程式(1)和式(2)能够修改为式(3)和式(4)，当差分信号加在双杆模型上时，双杆模型处于奇模状态，此时每个单杆的特性阻抗即为单杆的奇模阻抗，差分阻抗是每个单杆模型奇模阻抗的串联，即式(5)；当共模信号加在双杆模型上时，双杆模型处于偶模状态，此时每个单杆的特性阻抗即为单杆的偶模阻抗，共模阻抗是每个单杆模型偶模阻抗的并联，即式(6)；

Z_diff＝2×Z_odd (5)

其中Z_odd表示奇模阻抗；Z_even表示偶模阻抗；Z_diff表示差分阻抗；Z_comm表示共模阻抗；E_r表示材料的介电常数；s表示过孔中心距；r表示过孔半径；w表示反焊盘长度；h表示反焊盘宽度；d表示反焊盘直径。