RobustPCBWhere Robust Design Starts
الحاسباتEnglishUpgradeتسجيل الدخولإنشاء حساب

ما الجديد

سجل التغييرات الكاملالمحرّك 1.18.3

جذع الفيا والحفر الخلفي (back-drill)

المسارات والنحاس

رنين ربع الموجة لبرميل الفيا غير المستخدم، أي الجذع (via stub)، قياسًا إلى تردد Nyquist أو تردد الركبة (knee frequency) للإشارة، وأطول جذع يبقى بعيدًا عن هذا الرنين.

المدخلات

ملف اللوحة

Fills ثابت العزل الكهربائي from your board profile.

الجزء غير المستخدم من البرميل أسفل آخر طبقة تستخدمها الإشارة: سُمك اللوح ناقص عمق الطبقة التي وُجِّهت عليها الإشارة (routed depth)
قيمة Dk للصفيحة عند تردد الإشارة؛ وتخترق الفيا خليطًا من الزجاج والراتنج، فعامِل الناتج على أنه دقيق في حدود ±10 %
كم ضِعفًا من التردد المرجعي يجب أن يبلغ تردد الرنين؛ والمعتاد 3 أضعاف

النتائج

1 ناجحة
رنين الجذع fres

quarter wave · 6.2× the Nyquist frequency
31.23GHz
ناجح

المعيار: fres ≥ 3.0 × the Nyquist frequency (R / 2) of 5 GHz
أطول جذع مقبول lmax

for 3.0× the Nyquist frequency
2.498mm
الهامش الفعلي

target 3.0 ×
6.2 ×
كل النتائج (2)
التردد المرجعي

Nyquist frequency (R / 2)
5GHz
زمن تأخير الجذع في اتجاه واحد ts

150 mm/ns in εr = 4.00
8.006ps
The stub resonates at 31.2 GHz, 6.2× the Nyquist frequency (R / 2) of 5 GHz. That clears the 3.0× target.

Round trip through the stub: 16 ps. Back-drilling leaves a short remnant, and the remnant is the new stub; ask the fab for its depth tolerance.

Stubs at the two ends of a link do not add: each makes its own notch. Connectors and packages can carry stubs too.

quarter-wave resonance

المسح البارامتري

غيّر مدخلاً واحداً على مدى، وشاهد الإجابة والحكم والهامش عند كل خطوة، جدولاً ومنحنى.Pro

أسوأ الحالات

أضف التفاوتات إلى المدخلات لتحصل على النطاق المضمون حول الإجابة الاسمية، لا الحالة النموذجية وحدها.Pro

أعطِ مدخلاً واحداً على الأقل تفاوتاً أكبر من صفر.

المقطع العرضي

المبدأ

حين تغادر الإشارة فيا نافذة عند طبقة وسطى، تبقى بقية البرميل جذعًا مفتوحًا مسدود النهاية. ويعكس هذا الجذع الإشارة على نفسها، وعند التردد الذي يصير فيه طول الجذع ربع طول الموجة يصل الانعكاس بطور معاكس فيُلغي الموجة المارّة: حزّ في فقد الإدخال (insertion-loss notch). والحزّ عريض، فيبدأ ضرره عند ترددات أدنى بكثير من مركزه، ولهذا تقضي القاعدة بإبقاء تردد الرنين فوق أعلى تردد مؤثر بهامش كافٍ.

Quarter-wave resonance
fres=vp4 ls=c4 lsεrf_{res} = \frac{v_p}{4\,l_s} = \frac{c}{4\,l_s\sqrt{\varepsilon_r}}
A λ/4 open stub looks like a short at its junction. Odd multiples also resonate; the first is the one in the band.
Stub delay
ts=lsεrct_s = \frac{l_s \sqrt{\varepsilon_r}}{c}
The reference frequency
fNyq=R2fknee=0.35trf_{Nyq} = \frac{R}{2} \qquad f_{knee} = \frac{0.35}{t_r}
Nyquist for an NRZ data rate R; the knee for a 10 to 90 % rise time.
Longest acceptable stub
lmax=c4 m frefεrl_{max} = \frac{c}{4\,m\,f_{ref}\sqrt{\varepsilon_r}}
m is the margin, fres ÷ fref. Three is a common target.
  • lsl_sstub length, the unused part of the barrel
  • vpv_ppropagation velocity in the dielectric
  • εrε_rdielectric constant at the signal frequency
  • RRdata rate, bits per second (NRZ)
  • trt_r10 to 90 % rise time
  • mmresonance margin, a ratio
تفاصيل إضافية

The resonance is not a hard wall: loss grows as the stub approaches a quarter wave, and the eye closes before the notch reaches Nyquist. A 3× margin puts the notch beyond the third harmonic, where an NRZ spectrum has little energy left.

Removing the stub

  • Back-drill. The fab drills out the unused barrel from the far side. The remnant is the new stub; ask for the depth tolerance.
  • Route on the far layer. A top-to-bottom transition uses the whole barrel and has no stub. Choosing the layer pair costs nothing.
  • Blind or buried vias. No stub, at the cost of a more complex stack-up.
10 Gb/s through a 1.2 mm stub in ε_r = 4
v_p = c/2 = 1.5 × 10⁸ m/s, so f_res = 1.5 × 10⁸ / (4 × 0.0012) = 31 GHz, 6.3× the 5 GHz Nyquist frequency. Fine.
The same signal through a 3 mm stub
f_res = 12.5 GHz, only 2.5× Nyquist: the notch skirt is in the band. The longest stub for a 3× margin is c / (4 × 3 × 5 GHz × 2) = 2.5 mm; back-drill below that.
References: Bogatin, Signal and Power Integrity, Simplified, on via stubs and back-drilling. Johnson and Graham, High-Speed Signal Propagation, on the knee frequency and stub resonance. IPC-2141A on propagation velocity. Related: Controlled Impedance & Delay for the line the via joins.

إصدار المحرك ⁨1.18.3⁩