改進高頻信號傳輸中的SMT焊盤設計

　　分析交流耦合電容的SMT焊盤效應

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

　　圖4 交流耦合電容的SMT焊盤效應：仿真得到的TRD圖

　　圖5 交流耦合電容的SMT焊盤效應：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設計造成的阻抗失配是12Ω，插損在20GHz時為-6.5dB.一旦對SMT焊盤下方的參考平面區(qū)域進行了裁剪(其中“d”設為10mil)，失配阻抗就可以減小到2Ω，20GHz時的插損減小到-3dB.進一步增加“d”會導致條狀電感超過電容，從而引起電感不連續(xù)性，轉而使插損變差(即-4.5dB)。

　　分析B2B連接器的SMT焊盤效應

　　在EMPro中建立一個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，焊盤連接到一對長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的這個厚度幾乎是微帶PCB走線厚度的40倍。

　　圖6 B2B連接器的SMT焊盤效應：仿真得到的TDR圖

　　圖7 B2B連接器的SMT焊盤效應：仿真得到的插損圖

　　銅厚度的增加將導致電容的不連續(xù)性和更高的信號衰減。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

　　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的SMT焊盤有效厚度。在PCB投產之前應先進行3D建模和仿真，確保構建的傳輸通道具有良好的信號完整性。