所謂臺(tái)階結(jié)構(gòu)，常出現(xiàn)在布線(xiàn)或過(guò)孔設(shè)計(jì)中，比如多層板信號(hào)線(xiàn)從頂層通過(guò)過(guò)孔轉(zhuǎn)到內(nèi)層，或者連接器焊盤(pán)引出線(xiàn)寬發(fā)生突變，這些都會(huì)在信號(hào)路徑上形成“臺(tái)階”。如果你以為這只是幾毫米的變化，不足掛齒，那你可能低估了它對(duì)信號(hào)完整性的影響。

1. 臺(tái)階結(jié)構(gòu)是如何“搞亂”信號(hào)的？

說(shuō)到底，信號(hào)完整性問(wèn)題就是一場(chǎng)反射與干擾的戰(zhàn)爭(zhēng)。臺(tái)階結(jié)構(gòu)改變了走線(xiàn)的阻抗連續(xù)性，使信號(hào)在傳播過(guò)程中發(fā)生反射，這種反射會(huì)疊加在原始信號(hào)上，造成波形畸變、過(guò)沖甚至數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。特別是在上升沿陡峭的高速信號(hào)（比如PCIe、USB 3.0、DDR）中，影響會(huì)被明顯放大。 

更直白一點(diǎn)說(shuō)：你想要干凈整齊的信號(hào)，結(jié)果卻收到了一堆“回音”和“雜音”。

2. 哪些常見(jiàn)設(shè)計(jì)中容易引入臺(tái)階結(jié)構(gòu)？

過(guò)孔未做阻抗匹配：信號(hào)從頂層跳到底層，如果過(guò)孔設(shè)計(jì)太“粗暴”，比如沒(méi)有做阻抗優(yōu)化或加背鉆，就會(huì)形成嚴(yán)重反射。 

線(xiàn)寬突變：從連接器焊盤(pán)引出時(shí)，走線(xiàn)線(xiàn)寬如果突然變化，等效阻抗也跟著跳變，反射同樣不可避免。

盲埋孔設(shè)計(jì)不合理：設(shè)計(jì)多層板時(shí)盲埋孔分布不均，導(dǎo)致信號(hào)路徑突變，也可能形成等效臺(tái)階結(jié)構(gòu)。

3. 如何降低臺(tái)階結(jié)構(gòu)的影響？

好消息是，這并不是無(wú)解的難題。以下這些方法很實(shí)用，很多工程師在捷多邦打樣過(guò)程中也常用這些設(shè)計(jì)技巧驗(yàn)證優(yōu)化效果： 

統(tǒng)一走線(xiàn)線(xiàn)寬：盡量保持關(guān)鍵高速信號(hào)線(xiàn)的寬度一致，減少物理結(jié)構(gòu)上的突變。

優(yōu)化過(guò)孔結(jié)構(gòu)：使用帶有背鉆的過(guò)孔，去除未用的過(guò)孔段，減少Stub長(zhǎng)度。

合理層疊設(shè)計(jì)：盡量避免讓高速信號(hào)頻繁跨層走線(xiàn)，必要時(shí)使用盲孔代替通孔，減少反射點(diǎn)。

使用仿真工具：像HyperLynx、SIwave等工具可以預(yù)判反射問(wèn)題，驗(yàn)證設(shè)計(jì)前就能發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。

4. 不要只看圖紙，更要看實(shí)際工藝

很多時(shí)候，工程師在CAD工具里做得很好看，但最終板廠(chǎng)打樣出來(lái)，實(shí)際結(jié)構(gòu)卻有差異。建議在與板廠(chǎng)溝通時(shí)，說(shuō)明關(guān)鍵信號(hào)的工藝要求，比如背鉆深度、過(guò)孔加工精度等。有經(jīng)驗(yàn)的廠(chǎng)商，比如捷多邦，會(huì)根據(jù)設(shè)計(jì)需求給出合理工藝建議，幫助避免信號(hào)完整性問(wèn)題從“源頭”產(chǎn)生。