容性負(fù)載？是負(fù)載呈容性，還是帶容性的負(fù)載？呵呵，這不一個(gè)意思嘛，中國(guó)的語(yǔ)言，難怪老外覺得很難搞懂，自己人都被繞暈了。負(fù)載怎么會(huì)呈容性呢？這個(gè)主要是在多負(fù)載的情況下，如下圖一所示，由于分支和負(fù)載較多，不可避免的會(huì)增加過(guò)孔來(lái)連通信號(hào)，普通過(guò)孔是呈容性的，其次還有芯片封裝上的寄生電容（約0.33~0.44pF），另外還有Die上的寄生電容（約0.77~2.12pF），所有的這些電容會(huì)降低信號(hào)線的有效特征阻抗。

圖一

 

過(guò)孔為什么會(huì)呈現(xiàn)容性？這和其本身的結(jié)構(gòu)及尺寸有關(guān)，請(qǐng)看下面的近似計(jì)算。

 

以8mil孔徑，18mil pad，27mil反焊盤，1.6mm通孔為例計(jì)算過(guò)孔的參數(shù)。

此公式是將過(guò)孔等效為傳輸線的模型來(lái)計(jì)算的，如果常規(guī)我們單端信號(hào)是50歐姆的特征阻抗，過(guò)孔的阻抗如上計(jì)算約為45歐姆，拉低了整體的特征阻抗，所以說(shuō)呈現(xiàn)容性效應(yīng)。

 

同樣，如果再考慮封裝電容及Die電容的容性，那么整個(gè)負(fù)載的有效阻抗就會(huì)更低于PCB的設(shè)計(jì)阻抗，這樣就會(huì)導(dǎo)致整體的阻抗不連續(xù)。

 

通常我們有兩種方法來(lái)進(jìn)行容性負(fù)載的補(bǔ)償（相對(duì)于單端50歐姆的目標(biāo)阻抗來(lái)說(shuō)），其一是減小主干線路（變粗）的阻抗，其二是加大分支處（變細(xì)）的線路阻抗，使得整體的負(fù)載阻抗維持在50歐姆左右。

好了，口說(shuō)無(wú)憑，讓我們來(lái)聯(lián)系下實(shí)際吧。

 

還是拿芯片行業(yè)的龍頭老大來(lái)舉例，如果大家經(jīng)?？碔ntel的設(shè)計(jì)指導(dǎo)，就會(huì)看到他們關(guān)于DDR3的主干線路阻抗（40歐姆左右）控制都比50歐姆小，而且通常這樣的設(shè)計(jì)負(fù)載又很多（DIMM條就更不用說(shuō)了），這個(gè)不正是降低主干線路阻抗的一種印證嘛！請(qǐng)看如下表所示。

出自Intel Romley PDG

 

第二種處理方式就是內(nèi)存條的設(shè)計(jì)了，如下圖二為內(nèi)存條的設(shè)計(jì)圖。

圖二 內(nèi)存條設(shè)計(jì)

 

從上圖可以看到，地址信號(hào)的主干線路線寬為7.5mil，而到了顆粒端就變成了3mil，除了布線密度上面的考慮外，主要還是為了補(bǔ)償容性負(fù)載。

 

同時(shí)，高速先生也做了仿真來(lái)驗(yàn)證容性負(fù)載補(bǔ)償是否真的有效，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如下圖三所示。

圖三  仿真拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

在正?？刂芇CB板上阻抗為50歐姆的情況下（不做容性負(fù)載補(bǔ)償），仿真波形如下圖所示。

將主干線路的阻抗控制為42歐姆（有容性負(fù)載補(bǔ)償），仿真波形如下圖所示。

為了方便比較所以采用眼圖的方法，可知做了補(bǔ)償?shù)难蹐D有更大的眼高，兩者相差180mV左右，相當(dāng)于提升了12%的系統(tǒng)裕量。