图8 不同信号分布方式下差分对远端串扰比较

由图8所示的结果可以看到,信号正交布局时,由于孔?孔之间距离增大,孔?孔耦合减小,从端口D4到端口D2的远端串扰低于水平布局时的远端串扰。由表1可知,优化后的远端串扰比原设计在大于5 GHz频带内有5~15 dB的改善。图9从时域也验证了正交布局的优越性。优化后的设计瞬态最大峰值噪声比原设计降低了10 mV,如表1所示。

如何实现BGA封装基板与PCB各层的电气连接

图9 不同信号分布方式下差分对远端串扰时域响应比较

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表1 远端串扰比较

2.3 信号孔/地孔数量比

由于在设计中BGA焊点的间距是固定的,一味增加信号之间的距离来降低串扰不太可能,最简单的方法就是在重要信号孔周围增加地孔隔离。以下四种方案信号孔/地孔(S G) 比分别为1∶1,1∶2,1∶3,1∶4,信号布局方式采取第2.2节中正交布局方式,如图10所示。

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图10 不同S G 比信号布局

四种方案远端串扰比较如图11所示,S G 比为1∶2时,差分信号的远端串扰要比1∶1时有很大改善。由表2可知,在5~30 GHz频段,S G 比1∶2比1∶1远端串扰降低了8~17 dB。

在重要信号孔周围增加地孔隔离,能够缩短地回流路径、降低信号过孔的电感不连续性,因此可以在一定程度上改善串扰,但是很快就会饱和,S G 比1∶4与1∶3时差别已然不大,远端串扰的改善很有限。4种方案远端串扰的时域仿真结果如图12所示,可以得到与频域同样的分析结果。从时域结果可得到4种方案的瞬态最大峰值噪声,S G 比1∶1时高达22 mV,1∶2时则很快降低到6 mV,1∶3和1∶4时均在1.6 mV左右,相差不到0.03 mV,如表2所示。

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图11 四种方案远端串扰比较

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图12 四种方案远端串扰时域响应比较