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大厂PCB设计真传:高速接口这样搞,信号稳得一批!

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大家好,我是王工。


近期在公司PCB layout评审过程中,关于USB3.0背面接口区域是否需要做掏空处理的问题,团队中存在一些不同的见解。今天我想借此机会与大家一起探讨交流这个技术细节,看看大厂都是要求怎么做的。


011

大厂对高速接口的设计要求

在高速信号接口,如USB3.0、HDMI、PCIe、SATA等的设计规范中,一些知名芯片厂商都会提出明确的设计要求。


USB3.0座子的焊盘和AC耦合电容的焊盘下方必须挖空一层来保证阻抗的连续性,挖空的大小,不小于封装焊盘尺寸。



HDMI座子的焊盘和TVS管的焊盘的下方必须挖空一层来保证阻抗的连续性,挖空的大小,不小于封装焊盘尺寸。



PCIE Slot的焊盘和AC耦合电容的焊盘的下方必须挖空一层来保证阻抗的连续性,挖空的大小,不小于封装焊盘尺寸。



SATA座子的焊盘和AC耦合电容的焊盘的下方必须挖空一层来保证阻抗的连续性,挖空的大不小于封装焊盘尺寸。




021

从原理上来理解挖空参考层的要求

为什么需要挖空参考层?

上面其实芯片大厂也有提到,高速接口信号(如HDMI 2.1的12Gbps速率)对阻抗连续性极其敏感。焊盘和TVS管(静电保护器件)的焊盘区域由于以下原因会导致阻抗突变:

  • 焊盘厚度增加:相比普通走线,焊盘更厚,导致局部电容增大,阻抗降低。

  • TVS管寄生电容:TVS管本身有寄生电容(如0.5pF~2pF),会进一步降低高频信号阻抗。


以下是各高速接口的传输线阻抗要求
HDMI接口,传输线阻抗差分100ohm,±10%。



PCIE接口,传输线阻抗差分90ohm,±10%


SATA接口,传输线阻抗差分90ohm,±10%



USB3.0接口,传输线阻抗差分90ohm,±10%


挖空相邻参考层(如GND或Power平面)的作用
减少寄生电容:去除参考层后,焊盘与平面间的电容减小,补偿因焊盘变厚或TVS管引入的容性负载。
维持阻抗匹配:使信号路径的阻抗尽量接近设计值。


为什么挖空尺寸≥焊盘尺寸?

  • 电场分布影响:高速信号的电场不仅分布在焊盘正下方,还会向外扩散(边缘场效应)。若挖空区域小于焊盘,参考层边缘仍会引入额外电容

  • 制造公差PCB加工存在对位误差,挖空稍大可确保覆盖实际焊盘区域。


总结:挖空HDMI焊盘和TVS管下方的参考层,本质是通过控制电场分布来优化阻抗连续性,是高速信号完整性的关键设计手段。



参考内容:

https://support.huawei.com/enterprise/zh/doc/EDOC1100304822/16ac287

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来源:硬件笔记本
电路信号完整性电子芯片电场控制
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首次发布时间:2025-11-27
最近编辑:9小时前
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