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用HFSS对电路中过孔进行仿真，看看其对高速信号的影响

过孔的反焊盘仿真

过孔在PCB设计中地位不言而喻，它起到多个层叠之间的互连作用。有人肯定会说我是单面板，好吧！你赢了！除了单面板，两层以上的板子，层间互连都需要过孔。而且还起到器件的固定作用，比如：零件孔。

过孔在不同的PCB形态中又分为通孔，盲孔和埋孔。不管哪种孔都由孔焊盘，孔壁，反焊盘，非功能焊盘等几个部分组成。从过孔的结构来看，物理上面一定会有寄生效应。

也就是说，在高速信号传输过程中，这个孔就不是一个单纯的孔。它会有各种寄生参数，从而影响信号的完整性。最明显的表征就是使阻抗不连续性。如下图：100ohm的差分线，在M1点最低阻抗降到90ohm。

一、那么具体有哪些影响
我们从寄生电容和寄生电感两个方面来看，我们首先来看看过孔的等效模型。

寄生电容：

过孔的寄生电容公式可以近似为

其中：D1过孔焊盘直径（inch）；D2过孔反焊盘直径（inch）；T PCB的板厚（inch）； 相对介电常数。

寄生电容的存在会延迟信号及变缓信号的上升时间。从公式上看，板厚越厚，焊盘变大，反焊盘变小，寄生电容就会变大。原创今日头条/飞聊：卧龙会IT技术

寄生电感：

过孔的寄生电感公式可以近似为

其中：h过孔的长度（inch）；d过孔直径。

寄生电感会使消弱旁路电容的作用，等效阻抗较大的时候，会比寄生电容更可怕。从公式中看出，孔的长度越长，孔径越小，寄生参数越大。不能只看一两个参数，需要综合起来看各个参数的影响。

二、 从上面的公式中，可以得出一些经验值，但是不能只看一两个参数，需要综合起来看各个参数的影响。这样用仿真工具来进行模拟，使参数更加优化。
一般实际设计产品的时候，定义符合制程及设计要求合适的叠构及过孔结构。然后，以反焊盘为变量进行仿真，看反焊盘大小多少最为合适。

很多仿真软件都有方面的的功能。皮皮一般用HFSS Via Wizard，建立叠构及过孔结构。然后，在HFSS中建立VIA的3D模型，进行阻抗曲线的求解，得出最合适的反焊盘尺寸。

HFSS Via Wizard中填入叠构和过孔：原创今日头条/飞聊：卧龙会IT技术

如下图，分别在相应的地方填入数据，最后点击generate project 进入HFSS中，则会自动打开软件建立了一个差分对的模型。如果在使用软件过程中有疑问，也可以留言互动讨论哦。

HFSS中建立VIA的3D模型：

在软件中，把VIA antipad作为变量，用软件分析不同变量下，阻抗的值，选出最优的值。

下面举一个例子：

85OHM的差分阻抗线，12L，以antipad作为变量，进行仿真。

从上图看出，M1的曲线接近目标值，这个时候的antipad是19mil。M2也接近目标值。所以为了间距问题，可以antipad是18mil。原创今日头条/飞聊：卧龙会IT技术

所以建议过孔模型：

三、 我们在PCB设计中，一般都会权衡影响过孔阻抗的各个因素，找到一个平衡让过孔的影响，尽量降到最小。下面根据上面公式中的参数变化，总结出寄生参数的变化。大家可以收藏备用哦。
 

作者：翻滚吧工程师 https://www.bilibili.com/read/cv11821552 出处：bilibili