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[原創]僅僅只是簡單的阻抗控制嗎?用實際案例來解答! [復制鏈接]

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2015-05-25


一博科技自媒體高速先生原創文|吳均  黃剛


“我只是要求控個阻抗,你就建議仿真,忒不厚道了”


這是上周高速先生隊長和公司某市場人員的對話,客戶的要求是從錫手指到金手指,整個通道的阻抗控制在100Ω±10%。但是之前客戶自己做了兩個版本,最終測試的阻抗都沒有達到要求,所以聯系我們市場人員重新設計。



我們的市場也是“身經百戰”了,想著不就是100Ω阻抗控制嗎?手到擒來,說干就干開始設計?煲栋宓臅r候,不知道怎么總是感覺不對,找高速先生咨詢。高速先生團隊在了解了客戶的詳細需求之后,確定了仿真方案。然后我們的市場人員就“代替”客戶“發飆”了:我只要求控制一下阻抗,你們就建議做仿真,忒不厚道了……


高速先生有苦說不出,只有回到主場,來討論一下,看看“不就是100Ω阻抗控制”,是一個什么樣的要求……


回到我們的設計上,10G光模塊的轉接板設計,看起來是一個非常簡單的板子,由三部分組成:錫手指,走線和金手指。



疊層也是灰常的簡單,4層板,普通FR4板材。



我們再把客戶的2版測試背景簡單描述一下,是用我們熟悉的SMA進去(測試夾具),然后光模塊和轉接板連接,通過金手指進到轉接板上,然后手指那邊出來之后連接cable。


客戶測了兩版,其中第一版阻抗很低,是由于設計的問題,把金手指和錫手指焊盤的下層都鋪了地,導致兩邊焊盤的阻抗都偏低,因此拉低了整體阻抗。



后面第二版,吸取了前面的經驗后,根據polar等阻抗計算軟件去精確算金手指焊盤的阻抗,然后通過了修改金手指焊盤的大。╬ad修改成0.55mm,間距0.25mm),自信滿滿的算到100歐姆,其實會算這種共面阻抗已經很不錯了,小編身邊也不是所有的小伙伴都會呢……

結果制板一出來(就是上圖的第二版),發現金手指的阻抗還是明顯偏低,只有93歐姆左右。然后就各種懷疑啦,懷疑板廠的加工能力,懷疑軟件算得不對,接著甚至懷疑起。。。人生來了。


然后這個困難的job就交給了我們,下面是小編的show time了,會重點分析金手指的部分,我們要怎么樣去優化它,讓它和實測的阻抗差異不大呢?


首先我們的軟件算得對不對呢?怎么會有那么大的誤差?我們把金手指的部分拿去精確仿真下看看。



為了區別開錫手指,走線和金手指的位置,讓大家看得更請楚,我們故意把走線的阻抗調整到95歐姆走線,這樣兩端的變化能區分開來。我們的仿真結果是這樣的:

金手指焊盤這部分我們仿真出來阻抗也還是100歐姆,和軟件算出來相同。


說明算阻抗的軟件沒問題,那為什么實測的結果會差異那么大呢??


我們必須要知道一點,我們實測的時候金手指是要插進slot槽里面才能連通的,所以真正工作的時候金手指部分就不僅僅是焊盤了,它實際上是兩個結構鍵的結合,我們一般會把這種情況稱為launch結構。所以這個時候整個結構就變成下面這個模型:

然后我們把兩個結構合起來再進行仿真的話,從仿真結果可以看到,金手指的阻抗就變成了93歐姆左右了,這個就跟我們實測的數據很接近了。

看來我們這種launch的仿真是比較準確的,那問題來了,我們怎樣才能獲得實測接近100歐姆的金手指的設計呢?


我們看之前的設計,表底層的金手指下方都已經沒有了參考,那我們只能通過修改金手指焊盤的大小從而提高launch后的阻抗了,我們直接掃描不同焊盤大小情況下的仿真結果,最后發現,當我們的焊盤修改為0.47mm時,仿真結果表明金手指的焊盤能基本達到100歐姆。

你們會不會很好奇另外一個問題,如果按照修改后的焊盤大小在polar等類似阻抗計算軟件里面算阻抗的話,算出來會是多少呢???115歐姆。!

是不是顛覆了你們的想象?事實就是這樣的,因為經過launch之后,焊盤launch后面的stub會拉低該部分的阻抗,而且會根據本身焊盤的長度不同而變化,所以單純的焊盤阻抗計算是幾乎沒有指導意義的,可能只會有誤導意義。只有我們具備仿真條件的情況下才能通過比較精確的三維仿真把它的阻抗表征出來。


最后還是拿這句話結尾哈:“我只要求控制一下阻抗,你們就建議做仿真,忒不厚道了……”是不是突然覺得不做仿真的話,板子做出來結果就真的有點怕怕的呢……
關鍵詞: PCB設計仿真
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2006-06-07
只看該作者 沙發  發表于: 08-03
太專業了,寫的非常不錯,樓主很認真的做了,不管客戶怎么,實際你是證明了你們的實力比客戶強
離線風云tech
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只看該作者 藤椅  發表于: 09-24
“們實測的時候金手指是要插進slot槽里面才能連通的,所以真正工作的時候金手指部分就不僅僅是焊盤了,它實際上是兩個結構鍵的結合,我們一般會把這種情況稱為launch結構”,這個是重點,要考的,做一站式的綜合實力體現就在這里!
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