不加回流過孔這事，以前都不敢想！

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作者：一博科技高速先生成員 黃剛

信號(hào)孔旁邊需要回流地過孔這個(gè)理論，早就已經(jīng)深入到設(shè)計(jì)工程師們的思維里了，要是說能找到一種特殊情況不用加地過孔的話，就一定是這樣的了！

一直以來，各種工程師們都知道走線是需要有回流平面的，所以我們能看到表層的走線需要L2層的回流，內(nèi)層的走線一般會(huì)有上下層的回流，就像下面這樣。

那我們一般情況下認(rèn)為的信號(hào)由過孔來換層，為什么在附近位置要加地過孔呢？我們來看一個(gè)很形象的仿真模型，左右分別是換層信號(hào)孔附近加和不加地過孔的模型，我們的信號(hào)線從表層由過孔換到靠下的內(nèi)層，大家猜猜下面兩種情況下的仿真結(jié)果會(huì)有什么差異嗎？

可能很多人知道不加地過孔會(huì)不好，但是你們估計(jì)很難猜到它們的損耗曲線的差異吧？下面是兩種case的損耗結(jié)果對(duì)比，從損耗結(jié)果上可以看到，不加地過孔甚至在直流的時(shí)候也有很大的損耗，導(dǎo)致從S參數(shù)上看不從0dB開始衰減，另外在高頻之后的逐漸衰減變大。

為什么會(huì)這樣子呢？其實(shí)可以和上面說走線需要回流平面的理論結(jié)合起來分析，從不加地過孔的case來看，表層走線已經(jīng)有L2層的地平面參考了，內(nèi)層走線其實(shí)也有內(nèi)層的地平面來參考，但是由于沒有地過孔，使得L2層的地平面卻不能和內(nèi)層的地平面連接起來形成通路，因此在直流上是斷開的，損耗曲線就不從0dB開始下降了。到了高頻之后，也只能通過平面耦合的形式進(jìn)行連通，因此損耗也會(huì)增大。

那么在當(dāng)中有一種特殊的過孔換層情況，那就是1到3的換層。那么L1到L3層有什么特別之處嗎？ L1到L3層，大多數(shù)朋友都會(huì)覺得這樣的話信號(hào)都只參考L2層，是不是就沒有了像換到更靠下的內(nèi)層那樣，需要切換參考層了？按照這個(gè)猜想的指引，就立馬會(huì)覺得，L1到L3層是不需要地過孔了吧！

于是我們又立馬去建另外的一組對(duì)比模型，L1到L3層換層，有地過孔和沒地過孔的模型，如下所示：

這一組對(duì)比的模型，結(jié)果會(huì)很相近嗎？時(shí)間關(guān)系，就不給大家更多的思考空間了哈，結(jié)果直接給到大家，仔細(xì)一看就發(fā)現(xiàn)，怎么和想的不一樣？�。�！

雖然不加地過孔時(shí)和我們想的一樣，在直流層面上是連通的，因此損耗從0dB開始下降。但是隨著頻率升高，損耗卻逐漸和加地過孔的損耗差距越拉越大。

高速先生仔細(xì)一看模型，慢慢的發(fā)現(xiàn)了貓膩。我們說的是只要參考地沒切換，理論上就不需要加地過孔，但是我們仔細(xì)看看這個(gè)模型，尤其是L3層的走線，實(shí)際上它參考的是L2和L4層的地，雖然L2層的地沒切換參考平面，但是L3層的能量也有一半?yún)⒖嫉絃4層，L4層是肯定沒法直接和L2層連通的，問題就出在了這里！

那要怎么才能證明這一點(diǎn)呢？于是高速先生又建了第三組對(duì)比的模型，就是下面這樣子了。

我們做一個(gè)看上去很奇怪的驗(yàn)證模型，讓原有的L3層走線的下面參考層拉得灰常的遠(yuǎn)，這個(gè)時(shí)候明眼人都能看出來，驗(yàn)證模型的L3層主要就只能參考到L2層的地了，也就等效的實(shí)現(xiàn)了L2參考平面不變的前提了，這次我們?cè)賮砜纯磳?duì)比結(jié)果如何？

果然，這次的對(duì)比結(jié)果才算是符合我們一開始的理論，不加地過孔的損耗基本就和加地過孔的損耗差異不大了。但是由于還有很少量的能量會(huì)參考到那個(gè)較遠(yuǎn)的平面，因此不加地過孔的損耗還是能呈現(xiàn)出稍大一點(diǎn)點(diǎn)的現(xiàn)象，但是差別已經(jīng)不大了。因此理論肯定是沒問題的，關(guān)鍵就在于模型有沒有建立得和理論的場景相匹配，只要是類似上面這種情況的，而且速率又不會(huì)太高，布局布線空間很緊張的情況下，大家就可以嘗試著去掉地過孔的。

這個(gè)時(shí)候可能有一些朋友們會(huì)問了，現(xiàn)實(shí)中有可能出現(xiàn)像模型那樣L3層的下面參考層距離很遠(yuǎn)的疊層設(shè)計(jì)嗎？高速先生以一個(gè)回答來結(jié)束這個(gè)文章哈，那就是。。。“還是見過不少的！”

大家有沒有曾經(jīng)想過或者做過去掉回流地過孔的設(shè)計(jì)呢，分享一下你們的故事？