过孔基础知识与差分过孔设计
差分过孔中心距
差分过孔中心距
差分过孔中心距（Differential Via Spacing）是指差分信号对之间的过孔中心之间的距离。
在设计差分信号传输线时，通常会涉及到差分过孔的布局。
这个距离的大小对于信号的传输特性和板间距离都有影响。
差分信号通常用于高速数字信号传输，比如在PCB设计中常见的高速串行总线（如PCI Express、USB3.0等），其特点是对信号的传输要求较高，需要更为严格的布线和阻抗控制。
差分过孔中心距的选择取决于多个因素，包括但不限于：
1.信号频率：高频信号要求更短的差分过孔中心距，以减小信号的串扰和传输延迟。
2.板层布局：差分信号的过孔布局要考虑到板层的结构，尽量减小板层的损耗和串扰。
3.信号完整性：差分信号的完整性对于系统性能至关重要，过孔的布局必须符合信号的传输要求，确保信号的准确传输。
4.设计约束：某些设计约束可能会影响到差分过孔中心距的选择，比如板的层数、布线密度、板厚等。
一般来说，在高速数字信号传输中，差分过孔中心距的选择要遵循设计规范和最佳实践，以确保信号的传输质量和系统的稳定性。
在具体的设计中，可以通过仿真工具进行分析和优化，以找到最适合的差分过孔布局参数。
1 / 1。
设计电路时对过孔的处理原则
设计电路时对过孔的处理原则设计电路时对过孔的处理原则过孔是电路板上连接不同层之间电气信号和电力的重要元件。
在设计电路时，合理的处理过孔可以提高电路板的可靠性和稳定性。
下面将从过孔的类型、尺寸、布局、焊盘等方面，详细介绍设计电路时对过孔的处理原则。
一、过孔类型1. 直通孔：从一侧直接通到另一侧，主要用于连接两个层之间或连接器件引脚与底层。
2. 盲孔：只在一侧有开口，通向内部某个层或多个层，主要用于高密度布线和减少板厚。
3. 埋孔：没有开口，完全埋在板内，主要用于高密度布线和增加板厚度。
二、过孔尺寸1. 直通孔：直径应大于0.25mm，小于3mm；长度应小于板厚度。
2. 盲孔：直径应大于0.15mm，小于1mm；深度应小于板厚度。
3. 埋孔：直径应大于0.15mm，小于1mm；深度应大于等于板厚度。
三、过孔布局1. 保持足够的间距：过孔之间应保持足够的间距，避免相互干扰。
2. 避免过密布局：过密布局会导致钻孔时容易出现误差和孔壁损伤，影响电路板质量。
3. 合理分布：应根据电路设计的需要，合理分布过孔位置，减少信号传输路径的长度。
四、焊盘设计1. 直通孔焊盘：直径应大于0.5mm，小于1mm；与过孔中心线距离应大于0.25mm。
2. 盲孔焊盘：直径应大于0.3mm，小于0.6mm；与过孔中心线距离应大于0.15mm。
3. 埋孔焊盘：直径应大于0.3mm，小于0.6mm；与过孔中心线距离应大于等于板厚度。
五、注意事项1. 避免重复钻孔：在设计电路时要避免重复钻同一位置的孔，否则会导致板子失效或者短路等问题。
2. 定位准确：在进行钻孔前要确保定位准确，并严格按照设计要求进行操作。
3. 确保质量：在制作电路板时，要确保过孔的质量，避免出现孔壁不平、内部残留物等问题。
综上所述，设计电路时对过孔的处理原则包括：过孔类型、尺寸、布局、焊盘等方面。
在设计电路时应根据需要合理选择过孔类型和尺寸，并合理分布和布局过孔位置。
一种差分过孔分析方法[发明专利]
![一种差分过孔分析方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/3439c9c6453610661fd9f401.png)
专利名称：一种差分过孔分析方法
专利类型：发明专利
发明人：田欣欣,李健凤,吴艳杰,吴多龙申请号：CN201810375130.1
申请日：20180424
公开号：CN108575055A
公开日：
20180925
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种差分过孔分析方法，应用于含有差分走线的多层高速PCB，包括以下步骤：S1：对差分过孔结构进行区域分解，分解形成有平行板区域和若干个过孔区域，若干个所述过孔区域与平行板区域之间形成有若干个交界面，所述平行板还包括外部边界；S2：利用三维有限单元法求解若干个所述过孔区域；S3：利用边界积分方法求解所述平行板区域；S4：所述过孔区域与平行板区域S参数级联；本实施例提供的差分过孔分析方法采用边界积分法提取不规则形状平行板上不同过孔区域之间的耦合特性时，不需要对整个二维计算区域进行网格划分，而只用考虑一维边界，能进一步提升紧凑型过孔结构的设计效率。
申请人：广东工业大学
地址：510060 广东省广州市越秀区东风东路729号
国籍：CN
代理机构：北京集佳知识产权代理有限公司
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差分对：与过孔有关的四件事
差分对：与过孔有关的四件事在一个高速印刷电路板(P C B)中，通孔在降低信号完整性性能方面一直饱受诟病。
然而，过孔的使用是不可避免的。
在标准的电路板上，元器件被放置在顶层，而差分对的走线在内层。
内层的电磁辐射和对与对之间的串扰较低。
必须使用过孔将电路板平面上的组件与内层相连。
幸运的是，可设计出一种透明的过孔来最大限度地减少对性能的影响。
在这篇博客中，我将讨论以下内容：1.过孔的基本元件2.过孔的电气属性3.一个构建透明过孔的方法4.差分过孔结构的测试结果1.过孔结构的基础知识让我们从检查简单过孔中将顶部传输线与内层相连的元件开始。
图1是显示过孔结构的3D图。
有四个基本元件：信号过孔、过孔残桩、过孔焊盘和隔离盘。
过孔是镀在电路板顶层与底层之间的通孔外的金属圆柱体。
信号过孔连接不同层上的传输线。
过孔残桩是过孔上未使用的部分。
过孔焊盘是圆环状垫片，它们将过孔连接至顶部或内部传输线。
隔离盘是每个电源或接地层内的环形空隙，以防止到电源和接地层的短路。
图1：单个过孔的3D图2.过孔元件的电气属性如表格1所示，我们来仔细看一看每个过孔元件的电气属性。
层过孔元件电气属性层1（顶层）过孔焊盘过孔焊盘在焊盘和下方的接地层之间引入寄生电容。
1-2层（过孔）信号过孔过孔是一个电感器。
层2（平面层）隔离盘隔离盘在金属圆柱表面和附近的过孔周围接地层之间产生边缘电容。
2-3层（过孔）信号过孔电感。
层3（信号）过孔焊盘焊盘与其上下的接地层之间的寄生电容。
3-4层（过孔）过孔残桩过孔的未使用部分形成电容短截线效应。
层4（平面层）隔离盘电容。
4-5层（过孔）过孔残桩过孔的未使用部分形成电容短截线效应。
层5（底层）过孔焊盘电容。
表1：图1中显示的过孔元件的电气属性一个简单过孔是一系列的π型网络，它由两个相邻层内构成的电容-电感-电容(C-L-C)元件组成。
表格2显示的是过孔尺寸的影响。
相关尺寸电气属性对电容阻抗(Z o)的影响过孔焊盘小焊盘直径C↓Z o↑过孔大小小孔直径L↑Z o↑隔离盘大隔离盘直径C↓Z o↑过孔长度更长的过孔长度L↑Z o↑电源/接地层更多平面层C↑Z o↓过孔残桩更长的过孔残桩C↑Z o↓过孔间距更小的过孔间距C↑Z o↓表2：过孔尺寸的直观影响通过平衡电感与寄生电容的大小，可以设计出与传输线具有相同特性阻抗的过孔，从而变得不会对电路板运行产生特别的影响。
差分对与PCB过孔的关系
差分对：你需要了解的与过孔有关的四件事在一个高速印刷电路板（PCB）中，通孔在降低信号完整性性能方面一直饱受诟病。
然而，过孔的使用是不可避免的。
在标准的电路板上，元器件被放置在顶层，而差分对的走线在内层。
内层的电磁辐射和对与对之间的串扰较低。
必须使用过孔将电路板平面上的组件与内层相连。
幸运的是，可设计出一种透明的过孔来最大限度地减少对性能的影响。
1. 过孔结构的基础知识让我们从检查简单过孔中将顶部传输线与内层相连的元件开始。
图1是显示过孔结构的3D图。
有四个基本元件：信号过孔、过孔残桩、过孔焊盘和隔离盘。
过孔是镀在电路板顶层与底层之间的通孔外的金属圆柱体。
信号过孔连接不同层上的传输线。
过孔残桩是过孔上未使用的部分。
过孔焊盘是圆环状垫片，它们将过孔连接至顶部或内部传输线。
隔离盘是每个电源或接地层内的环形空隙，以防止到电源和接地层的短路。
图1：单个过孔的3D图2. 过孔元件的电气属性如表格1所示，我们来仔细看一看每个过孔元件的电气属性。
表1：图1中显示的过孔元件的电气属性一个简单过孔是一系列的π型网络，它由两个相邻层内构成的电容-电感-电容（C-L-C）元件组成。
表格2显示的是过孔尺寸的影响。
表2：过孔尺寸的直观影响通过平衡电感与寄生电容的大小，可以设计出与传输线具有相同特性阻抗的过孔，从而变得不会对电路板运行产生特别的影响。
还没有简单的公式可以在过孔尺寸与C和L元件之间进行转换。
3D电磁（EM）场解算程序可以根据PCB布局布线中使用的尺寸来预测结构阻抗。
通过重复调整结构尺寸和运行3D仿真，可优化过孔尺寸，来实现所需阻抗和带宽要求。
3. 设计一个透明的差分过孔我们曾在之前的帖子中讨论过，在实现差分对时，线路A与线路B之间必须高度对称。
这些对在同一层内走线，如果需要一个过孔，必须在两条线路的临近位置上打孔。
由于差分对的两个过孔距离很近，两个过孔共用的一个椭圆形隔离盘能够减少寄生电容，而不是使用两个单独的隔离盘。
PADSPCB功能使用技巧系列——如何走差分线
PADSPCB功能使用技巧系列——如何走差分线差分信号传输在高速PCB设计中被广泛应用，它可以减少信号线的干扰和损耗，提高信号传输的质量和稳定性。
在设计差分线时，需要注意一些技巧和原则，以确保信号的完整性和可靠性。
本文将介绍如何在PADSPCB中走差分线的一些功能使用技巧。
1.设置差分规则
3.调整差分层
在差分信号传输中，选择合适的差分层是非常重要的。
一般来说，差分信号线应尽量避免与其他信号线或地平面层重叠，以减少干扰和损耗。
在 PADS PCB 中，可以通过 Layers-Assign Layers 来调整差分层。
确保差分线在 PCB 中能够有足够的空间和隔离，以保证信号的完整性。
4.使用差分双走道
5.配置差分过孔
对于差分信号线，还需要正确配置过孔以确保信号的传输质量。
在PADS PCB 中，可以通过 Design-Rules-Edit 来设置差分过孔规则。
根据设计要求，设置合适的过孔规则，如过孔大小、间距、连接方式等。
合理配置差分过孔可以进一步提高信号的稳定性和可靠性。
6.进行差分线长度匹配。
allegro差分线打孔方式
在这篇文章中，我将会按照您的要求对allegro差分线打孔方式进行深入探讨。
我会从简到繁地解释这个主题，以便您能更深入地理解。
让我们来明确一下什么是allegro差分线打孔方式。
在PCB设计中，allegro差分线打孔方式是一种常见的设计技术，用于传输高速差分信号。
它通过对PCB上的信号线进行特殊的布局和打孔方式，来减小信号传输中的串扰和失真，确保信号的高质量传输。
现在，让我来逐步展开这个主题。
1. 差分信号：在开始讨论allegro差分线打孔方式之前，我们需要先了解什么是差分信号。
差分信号是指在信号传输中同时传输正负对称的两个信号，通过两条相互独立的信号线来传输。
这种传输方式可以有效地减小外部干扰对信号的影响，提高信号的抗干扰能力。
2. allegro差分线打孔方式原理：allegro差分线打孔方式的原理是通过合理的布局和打孔方式来减小信号线间的串扰和失真。
在PCB设计中，我们可以采用不同的打孔方式来优化差分线路的传输效果。
这些方式包括但不限于：通过合适的间距和走线方式来减小信号线间的串扰；通过选择合适的打孔方式来减小信号线的传输损耗等等。
3. allegro差分线打孔方式的优点：采用allegro差分线打孔方式有许多优点。
它可以有效地减小信号线间的串扰和失真，提高信号的传输质量。
通过合理的布局和打孔方式，可以减小信号线的传输损耗，延长信号传输的距离。
另外，allegro差分线打孔方式还可以提高PCB的抗干扰能力，减小外部环境对信号的影响。
4. 个人观点和理解：在我的个人看来，allegro差分线打孔方式是一种非常有效的PCB设计技术。
它可以帮助设计师解决高速信号传输中的一系列问题，保证信号的高质量传输。
allegro差分线打孔方式也充分体现了PCB设计中的一种创新思维，通过合理的布局和打孔方式来优化整个设计方案。
我相信随着技术的不断发展，allegro差分线打孔方式在PCB设计中将会有着更广泛的应用和深入的研究。
过孔基础知识与差分过孔设计
过孔基础知识与差分过孔设计在一个高速印刷板 () 中，通孔在降低信号完整性性能方面向来饱受诟病。
然而，过孔的用法是不行避开的。
在标准的电路板上，元器件被放置在顶层，而差分对的走线在内层。
内层的电磁辐射和对与对之间的串扰较低。
必需用法过孔将电路板平面上的组件与内层相连。
幸运的是，可设计出一种透亮的过孔来最大限度地削减对性能的影响。
1. 过孔结构的基础学问让我们从检查容易过孔中将顶部传输线与内层相连的元件开头。
图1是显示过孔结构的3D图。
有四个基本元件：信号过孔、过孔残桩、过孔焊盘和隔离盘。
过孔是镀在电路板顶层与底层之间的通孔外的金属圆柱体。
信号过孔衔接不同层上的传输线。
过孔残桩是过孔上未用法的部分。
过孔焊盘是圆环状垫片，它们将过孔衔接至顶部或内部传输线。
隔离盘是每个电源或接地层内的环形空隙，以防止到电源和接地层的短路。
图1：单个过孔的3D图2. 过孔元件的电气属性如表格1所示，我们来认真看一看每个过孔元件的电气属性。
表1：图1中显示的过孔元件的电气属性一个容易过孔是一系列的π型网络，它由两个相邻层内构成的--电容(C-L-C) 元件组成。
表格2显示的是过孔尺寸的影响。
表2：过孔尺寸的直观影响通过平衡电感与寄生电容的大小，可以设计出与传输线具有相同特性阻抗的过孔，从而变得不会对电路板运行产生特殊的影响。
还没有容易的公式可以在过孔尺寸与C和L元件之间举行转换。
3D电磁 (EM) 场解算程序可以按照PCB布局布线中用法的尺寸来预测结构阻抗。
通过重复调节结构尺寸和运行3D，可优化过孔尺寸，来实现所需阻抗和带宽要求。
3. 设计一个透亮的差分过孔在实现差分对时，线路A与线路B之间必需高度对称。
这些对在同一层内走线，假如需要一个过孔，必需在两条线路的接近位置上打孔。
因为差分对的两个过孔距离很近，两个过孔共用的一个椭圆形隔离盘能够削减寄生电容，而不是用法两个单独的隔离盘。
接地过孔也被放置在每个过孔的旁边，这样的话，它们就能够为A和B过孔提供接地返回路径。
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过孔基础知识与差分过孔设计
导读：在一个高速印刷电路板 (PCB) 中，通孔在降低信号完整性性能方面一直饱受诟病。
然而，过孔的使用是不可避免的。
幸运的是，可设计出一种透明的过孔来最大限度地减少对性能的影响。
在一个高速印刷电路板 (PCB) 中，通孔在降低信号完整性性能方面一直饱受诟病。
然而，过孔的使用是不可避免的。
在标准的电路板上，元器件被放置在顶层，而差分对的走线在内层。
内层的电磁辐射和对与对之间的串扰较低。
必须使用过孔将电路板平面上的组件与内层相连。
幸运的是，可设计出一种透明的过孔来最大限度地减少对性能的影响。
1. 过孔结构的基础知识
让我们从检查简单过孔中将顶部传输线与内层相连的元件开始。
图1是显示过孔结构的3D图。
有四个基本元件：信号过孔、过孔残桩、过孔焊盘和隔离盘。
过孔是镀在电路板顶层与底层之间的通孔外的金属圆柱体。
信号过孔连接不同层上的传输线。
过孔残桩是过孔上未使用的部分。
过孔焊盘是圆环状垫片，它们将过孔连接至顶部或内部传输线。
隔离盘是每个电源或接地层内的环形空隙，以防止到电源和接地层的短路。
图1：单个过孔的3D图
2. 过孔元件的电气属性
如表格1所示，我们来仔细看一看每个过孔元件的电气属性。
表1：图1中显示的过孔元件的电气属性
一个简单过孔是一系列的π型网络，它由两个相邻层内构成的电容-电感-电容 (C-L-C) 元件组成。
表格2显示的是过孔尺寸的影响。
表2：过孔尺寸的直观影响
通过平衡电感与寄生电容的大小，可以设计出与传输线具有相同特性阻抗的过孔，从而变得不会对电路板运行产生特别的影响。
还没有简单的公式可以在过孔尺寸与C和L元件之间进行转换。
3D电磁 (EM) 场解算程序可以根据PCB布局布线中使用的尺寸来预测结构阻抗。
通过重复调整结构尺寸和运行3D仿真，可优化过孔尺寸，来实现所需阻抗和带宽要求。
3. 设计一个透明的差分过孔
在实现差分对时，线路A与线路B之间必须高度对称。
这些对在同一层内走线，如果需要一个过孔，必须在两条线路的临近位置上打孔。
由于差分对的两个过孔距离很近，两个过孔共用的一个椭圆形隔离盘能够减少寄生电容，而不是使用两个单独的隔离盘。
接地过孔也被放置在每个过孔的旁边，这样的话，它们就能够为A和B过孔提供接地返回路径。
图2显示的是一个地-信号-信号-地 (GSSG) 差分过孔结构示例。
两个相邻过孔间的距离被称为过孔间距。
过孔间距越小，互耦合电容越多。
图2：使用背面钻孔的GSSG差分过孔
不要忘记，在传输速率超过10Gbps时，过孔残桩会严重影响高速信号完整性。
幸运的是，有一种背面钻孔PCB制造工艺，此工艺可以在未使用的过孔圆柱上钻孔。
根据制造工艺公差的不同，背面钻孔去除了未使用的过孔金属，并最大限度地将过孔残桩减少到10mil以下。
3D EM仿真器用来根据所需的阻抗和带宽来设计差分过孔。
这是一个反复的过程。
此过程重复地调整过孔尺寸，并运行EM仿真，直到实现所需的阻抗和带宽。
4. 如何验证性能
图2中显示的差分过孔设计已构建完毕并经测试。
测试样片包括顶层的一对差分线，之后是到内部差分线的差分过孔，然后第二对差分过孔再次连接至顶层的球状引脚栅格阵列封装 (BGA) 接地焊盘。
信号路径的总长度大约为1330mil。
我用差分时域反射仪 (TDR) 测得其差分阻抗，用网络分析仪测得了带宽，并用高速示波器测量了数据眼图来了解其对信号的影响。
图3，4，5分别显示了阻抗、带宽和眼图。
左图是使用背面钻孔时的测试结果，而右图是无背面钻孔的测试结果。
在图5中的带宽波特图中，我们可以很清楚地看到背面钻孔对于在数据速率大于10Gbps 的情况下实现高性能是必不可少的。
图3：TDR阻抗波特图（左：使用背面钻孔，ZDIFF大约为85Ω；右：无背面钻孔，ZDIFF大约为58
Ω）
图4：频率响应（左：12.5GHz时的插入损耗大约为3dB ；右：12.5GHz时的插入损耗大于8dB）
图5:25Gbps时的数据眼图（左：使用背面钻孔时，数据眼是打开的；右：无背面钻孔时，数据眼是关
闭的。
）。