第 3 阶段 · 图解与原理课 · 重点理解

3-08 Stitching Via(缝合过孔):为什么信号换层附近常放GND过孔

理解地缝合孔连接同地参考铜的目的、局部作用与适用边界。

学习本课前,你需要知道

如果还不熟悉,可以先回看对应基础课。

上一课留下的问题是:同属地的两个参考层在哪里相连?今天在对照板甲上补一条真实连接,看看信号孔旁的地孔究竟解决什么问题。

快速理解 · 接的是地铜,不是信号孔

Stitching Via(缝合过孔) 在不同层的同一网络铜区域间建立连接。本课讲 GND Stitching Via(地缝合过孔):它的孔壁铜实际接上 L2 和 L3 的地铜,让返回电流能够在这两层之间过渡。

这里继续使用上一课的双地参考对照板,L3 是地,不是原教学板的电源。新增地孔与 Signal Via(信号过孔) 是两个不同网络的孔,彼此不能直接短接。

对照板甲:两参考层都是地
保留远处地连接,增加靠近信号孔的同地层连接信号孔在左,地连接在右L1 信号L2 地L3 地L4 信号远处地孔附近地孔← 沿 L2 回源;沿 L3 返回 →蓝线是铜中分布投影,孔内空气不导电局部示意;两参考层都必须实际连到地

本例两个地平面已有远处连接,不是完全开路;但局部参考转换离信号孔较远。图仅展开换层附近,完整源端和接收端在图外。

有连接,还要看连接在哪里

只有远处地连接时,两层不是完全开路,但返回的层间过渡远离信号的层间过渡。对于快速变化的电流,这种空间分离可能增加局部环路与电感影响。

附近增加合适的同地连接,通常能让局部返回转换更直接、与信号换层更靠近。它不是把地电阻变成零,也不保证解决整个电路的所有问题。

为什么?深入理解 · 不是“所有信号孔旁固定放一个地孔”

先确认是否涉及不同参考层,以及两侧是否属于可以直接连接的同一网络。如果原来已有合适的近邻地连接,或者两段信号主要参考同一片连续铜,处理方式就可能不同。

地孔是否需要、放几个、离多远,与信号边沿、相关频率成分、层间距离、铜形状、已有连接和接口要求有关。本图不提供固定间距或数量规则。

即使加了地孔,若孔壁没有实际接到预期地铜,或附近地铜本身不连续,仍不能得到图中的通道。判断要落实到真实连接,不能只数圆圈。

为什么?深入理解 · 地与电源之间为什么不能这样接

原教学板 L2 是地、L3 是电源。用一个金属孔把二者直接相连,会造成电源与地短路;地孔也不可能靠“离电源铜很近”就自动完成所需转换。

不同参考网络之间的变化电流联系可能涉及 Decoupling Capacitor(去耦电容) 等电路部分。是否能提供合适的返回联系,还要结合实际连接、位置和工作条件核对,不是随意放一个电容就保证有效。

本课只给出这条边界,不设计电源参考转换网络。尤其不能把连接同地铜的办法照搬到需要保持隔离的网络之间。

以后做 Layout 有什么用 · 先说明目的,再决定位置

Layout(布局布线) 时,先标出换层前后参考铜的网络归属,再检查已有连接位置。如果需要同地层的局部过渡,才寻找满足电气和制造要求的地孔位置。

检查新孔是否真的接到两侧地铜、是否避开信号铜、是否仍有完整地铜联系。把理由写成“连接这两片地参考”,而不是“别人都是这样放”。

生产要做出孔壁铜和应有的层间连接,并保留与其他网络的隔离。孔与铜之间的具体余量、数量和规则,后面结合制造与接口再学。

看到信号换层,应该怎样决定是否增加附近地孔?
提示

先问地孔要把哪两片铜接在一起。

本课记住

  • 信号孔接信号,地缝合孔接地参考铜。
  • 附近同地连接通常有利于局部返回转换。
  • 需要、位置与数量都取决于实际条件。
  • 地与电源不能靠一个金属孔直接完成参考转换。

下一课退后一步:如何在设计开始时选择更容易满足这些条件的层数与基本结构?

来源与教学边界

【基础补充】本课解释与图示为原创。地参考与层叠背景沿用既有教材。局部同地转换模型为原创基础补充;只核对厂商关于信号孔与返回孔的基本连接关系,不使用其高速参数或固定数量。

信号孔与地返回孔的结构说明;同地参考层的过孔连接,指南第2.4节。图示不按真实比例,不是可直接生产的电路或封装。

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  • 9-16Stage 9综合练习:为一版高速Layout作出有依据的判断待开放
10DFM待开放

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11项目实战待开放

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