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高速先生成员--黄刚 知其然,不知其所以然,这句话用到高速信号的PCB优化上简直不要太合适!初学者总是在学完书本的理论后再去进行仿真优化,然后很多时间又会惊讶的发现理论用到仿真之后效果不对,按照某某理论去优化高速链路完全达不到预期的效果,然后就很容易产生自我怀疑,甚至质疑起理论知识来了。Chris作为一个过来人,非常明白各位刚开始接触SI仿真的粉丝们的心态。一句话,very normal!!! 
第一段话听的粉丝一头雾水,那到底高速先生能不能举个小栗子来让大家领会下到底啥意思啊?有,必须满足大家!最近刚好Chris想在SI内部出点小考题,来考考组内大概2年左右的同事小王,看看他的高速信号优化学到哪个水平。 考题清晰而简洁,就是让小王来优化下我们SI夹具设计里面的一个0402封装电容结构的性能,如下所示: 
再放大这个局部优化的地方,就是下面这样了: 
由于频率比较高,要做到50GHz,因此对这个电容位置的阻抗优化就显得尤为重要了。拿到任务的小王一开始还是充满热情,凭借着她2年来的SI仿真学习能力,很快就建好了这个电容结构的3D模型,就是下面这样了。 
那按照这个初始版本,小王先仿真出这个电容结构的阻抗。嗯,果然和她想象的一样,因为电容下面没做任何的挖空,所以阻抗低的离谱,只有30欧姆出头! 
不要紧,因为小王还是成功预判了这个结果,并而已经想好了优化的方案,那就是挖空电容结构下面的参考层! 
于是小王就尝试着一层加一层的去挖空下面的参考平面,从一开始只挖一层,发现阻抗有提升,还是依然差异不小,到挖空2层,3层发现阻抗一直在正向的变化,小王一直信心满满。但是直到她挖了5层左右时,发现阻抗依然还是高不起来,不甘心的她一下把下面8层都挖空了,只留最后一层作为完整参考面,她的整个操作过程就像下面这个动图一样: 
电容挖空 但是不知道为什么,上面挖空那么多层之后的仿真结果居然电容结构的阻抗也只是40欧姆,只有40欧姆啊!!! 
这下完了,小王慢慢感觉绝望了。她已经根据电容焊盘宽度,用某些阻抗计算软件算过了啊,不需要挖那么多层,那么远的参考平面就能够达到50欧姆以上的阻抗的啊,怎么感觉和理论不一样了啊! 
小王已经没办法了,只能向Chris请教了。Chris看了下小王最后建的这个全部挖空的模型,发现小王每层挖的反焊盘大小都是和电容焊盘一样大,如下所示: 
Chris立马就发现了原因,不紧不慢的对小王说:“要不你把每层的反焊盘尺寸都挖成下面这样,然后试试按照这个方案只挖空下面2层就行”。换个反焊盘尺寸之后只要挖2层就能优化好?小王半信半疑的按照Chris的思路建了一个新模型,每层按照这个方案来挖空: 
乖乖的只挖2层,如下: 
不会吧,这样就行了?小王立马开始了这个模型的仿真,结果让她异常惊讶,这个电容的结果真的达到了50欧姆! 
小王把几个模型的阻抗放在一起比较了下,Chris的这个思路真的非常有效,只挖2层就搞掂了! 
看来挖空反焊盘这个事情真的不是挖得多,挖得深就一定是好的方案,关键还是挖得对!挖8层但是挖的方案不对,效果绝对没有挖2层挖的方案正确来得有效。另外不要随便质疑理论哈,理论本身是没问题的,只是你对理论的理解出现了偏差,还不懂的小伙伴多看两遍Chris的方案,或许你就会有新的领悟哈! 问题:为啥小王都挖了那么多层,但是电容结构的阻抗一直提不上去呢?
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