PCB设计怎样用电源去耦电容改善高速信号质量
宣布时间：2025-05-19 17:23:39
高速先天生员--姜杰
各人都知道 ，信号的最佳回流路径是GND：关于走线而言 ，我们希望能参考GND平面 ；关于信号管脚 ，我们希望GND管脚陪同 ；关于BGA区域的高速信号扇出过孔 ，我们希望能被相邻的GND过孔困绕。
因此 ，履历富厚的攻城狮一定会阻止让高速差分信号置于如下的田地：BGA区域差分信号管脚的周围漫衍多个电源管脚（图中白色对应差分信号 ，绿色是GND网络 ，黄色是电源PWR网络） ，未几不少 ，一边一个。
理想很饱满 ，现实却很骨感 ，上图的这种情形偏偏是保存的 ，更要命的是 ，电源管脚还不可换成GND网络。
当硬件攻城狮对调PIN计划体现无能为力的时间 ，Layout攻城狮把求助的眼光投向了高速先生 ，高速先生则默默的看向本文的问题：怎样用电源去耦电容改善高速信号质量？
没错 ，高速先生做过类似的案例。
如前所述 ，我们的Layout攻城狮履历富厚 ，在他的起劲下 ，找到了另外一个比照模子 ，信号管脚周围只漫衍了3个电源管脚（下图中的红色圆圈）的情形。
为了高速先生仿真比照 ，Layout攻城狮也是很是的知心了。
先仿真没有电容的情形。这个时间 ，关于走线特征阻抗100欧姆的差分信号 ，过孔阻抗是这样的：
阻抗曲线甚至泛起了振荡� ；桓鼋嵌� ，比照权衡阻抗一连性的另外一个参数 ，回波消耗。关于本案例中的100GBASE-KR4信号 ，在基频12.9GHz以内的频段 ，4个电源孔情形下的最大回损-17.5dB ，3个电源孔情形下的最大回损-21.9dB。
通过比照可以发明 ，回流地孔的增添确实改善了差分过孔的阻抗 ，回损也反应了同样的趋势。问题在于 ，无论是3个电源孔照旧4个电源孔 ，效果都不太理想。
一直关注高速先生的朋侪 ，一定还记得前不久的一篇文章《瞧不起谁�。�“缝合电容”我怎么可能不知道》 ，此时会不会突发灵感：同样是电容 ，电源去耦电容该不会对改善高速信号质量有资助吧？
试试看。
每个电源管脚加上本就属于它的去耦电容 ，像下图这样（虽然了 ，BGA和电容位于PCB差别的结构面 ，本视图是为了各人更清晰的看到二者的相对位置）。
增添电容前后 ，3个电源过孔情形的回损对好比下 ，在关注频段内 ，增添电容后的最大回损有较大改善。
同样的 ， 4个相邻电源过孔的差分过孔回损也改善了不少。整体比照情形如下图。
电源去耦电容原来是为了减小电源噪声 ，没想到还能顺带改善信号质量 ，这究竟是为什么呢？
