加淚滴對DDRX等信號S參數有什么影響
發布時間：2023-09-18 14:54
高速先生公眾號受到了越來越多的關注后，我們也會經常被粉絲以及客戶問各種關于高速設計的一些問題，還有些通過我們的市場經理們來問，這不下面就是我們的一個客戶通過我們的市場經理問的一個問題：
這個問題其實經常被問到，既然這么多朋友關心這個問題，本期文章我們就專門來討論一下這個淚滴到底有沒有影響。
今天我們說的淚滴，顧名思義就是PCB上為了增強過孔或者元件與走線之間的連接強度，人為的在這個連接之間把線路走粗，就好像眼淚一樣，有時也叫漸變線，如下圖所示。
淚滴的作用主要有如下幾點：
1、增大焊盤機械強度，避免電路板受到巨大外力的沖撞時，導線與焊盤或者導線與導孔的接觸點斷開，也可使PCB電路板顯得更加美觀；
2、焊接上，可以保護焊盤，避免多次焊接時焊盤的脫落，生產時可以避免蝕刻不均，或者鉆孔偏向導線時，避免出現連接處的裂縫而開路，且易于清洗蝕刻藥水，不留清洗死角；
3、信號傳輸時平滑阻抗，減少阻抗的急劇跳變，避免高頻信號傳輸時由于線寬突然變小而造成反射，可使走線與元件焊盤之間的連接趨于平穩過渡化；
簡而言之，淚滴從生產加工的角度好處如下：添加淚滴可以讓電路在PCB板上的連接更加穩固，可靠性高，這樣做出來的系統可能會更穩定。
以上都是從生產加工的角度對淚滴作用的傳統認識，在早期信號速率普遍不高的產品中，確實會看到很多產品（尤其是軍工）會默認添加淚滴的做法，但是為什么現在的消費性產品卻越來越少這樣去做了呢？難道是因為信號速率變高之后淚滴會對高速信號有較大的負面影響？
帶著這個疑問，我們可以從仿真的角度來具體分析一下。
先來看一下單線過孔換層的情況，下面是一個射頻信號的換層孔，信號線比較寬參考第三層，過孔從表層換到底層，板厚1.6mm，如下是有無淚滴的過孔示意圖。
此時的漸變淚滴其實從形狀來看相對于沒有淚滴改變的不多，所以按照理論來說影響可能會很小，下面的仿真數據也證明了我們的理論猜測沒有錯。
插損結果對比（紅色無淚滴，綠色有淚滴）
回損結果對比（紅色無淚滴，綠色有淚滴）
阻抗對比結果（紅色無淚滴，綠色有淚滴）
可以看到由于這個過孔本身已經是優化好的，過孔和線路阻抗比較匹配，加了淚滴后，插損基本上沒有太大影響，主要的影響在回損和阻抗上，回損差了-2dB左右，阻抗低了0.35ohm左右。
再來看看差分過孔的情況，我們在如下的過孔上進行有無淚滴的仿真對比，為了明確問題，我們固定其它所有的參數都是一樣，唯一的區別就是增加淚滴，當然也考慮到不同軟件自動添加淚滴的形狀可能不一樣，我們也增加了幾種不同的淚滴形式，如大淚滴，漸近淚滴等，從而綜合得出不同淚滴的影響情況。
仿真結果分別如下：
插損結果對比（紅色無淚滴，藍色為大淚滴，綠色為漸變線）
回損結果對比（紅色無淚滴，藍色為大淚滴，綠色為漸變線）
阻抗結果對比（紅色無淚滴，藍色為大淚滴，綠色為漸變線）
可以看到由于這個差分過孔本身也是已經優化好的，過孔和線路阻抗比較匹配，加了淚滴后，插損基本上沒有太大影響，主要的影響在回損和阻抗上，回損在低頻（8GHz以下）差得比較多，在高頻（8GHz以上）差了-2dB左右，高點和低點處阻抗低了1.5~2ohm左右，淚滴越寬影響就越大。
從上面兩種單端和差分過孔的仿真上可以看出，在過孔本身優化好的情況下，增加淚滴對無源S參數的影響，從插損上來看影響比較小，主要的影響在回損和阻抗，頻率越高，淚滴越大，對回損和阻抗的影響也越大。再深入一點，如果過孔本身沒有優化的話，阻抗一般是比較低的，這個時候如果再增加淚滴，由于容性的影響會讓過孔阻抗變得更低，如果信號本身處于裕量的邊沿，那么增加的淚滴就是壓死駱駝的最后一根稻草，當然大部分信號其實還是有一定的裕量，尤其是速率不超過1Gbps的信號，此時增加的淚滴就影響有限。
