傳輸路徑上的不連續(xù)性使信號遭受到破壞。具有快速上升時間的信號與緩慢上升時間的信號相比，其破壞性更大。因而，高速電路板的設(shè)計需要仔細的規(guī)劃來避免與不連續(xù)性相關(guān)的問題。本章就與傳輸路徑相關(guān)的感性和容性不連續(xù)進行討論。
1.1 感性不連續(xù)
圖9為兩個不同的SMA連接器的TDR電壓圖，SMA連接器的一邊為50Ω，另一邊為58Ω。由于在該區(qū)域電感的增加而導(dǎo)致曲線上升。
上一章“時間域反射計”討論了TDR電壓圖以及如何計算圖9所示的不連續(xù)點的電感值。
圖9中的兩條曲線顯示了由于SMA連接器而產(chǎn)生的兩個不同的不連續(xù)性。具有更高峰值的曲線表示連接器具有更大的感性不連續(xù)（3.8nH），具有更低峰值的曲線表示連接器具有更小的感性不連續(xù)（2.6nH）。你可以利用該圖來計算這兩條曲線的不連續(xù)點的電感。
圖9 SMA連接器的阻抗曲線
圖9中通過兩個SMA連接器傳輸?shù)男盘査俾蕿?.125Gbps，信號的上升時間大約為70ps。
圖10為當信號通過低電感SMA連接器時的開眼圖（eye-opening）。開眼大小為336mV，抖動時間為20ps。
圖10 低電感SMA連接器的開眼圖以及它的放大視圖
從放大視圖（圖10）中可以更方便地讀出抖動時間，抖動的峰峰值大約為20ps。
圖11為相同信號的開眼圖，但這次該信號通過帶3.8nH感性不連續(xù)的SMA連接器。開眼大小大約為332mV。比較這兩個圖可知，圖11中的抖動更大。
從放大視圖（圖11）中可以更方便地讀出抖動時間，抖動的峰峰值大約為24ps。
圖11 高電感SMA連接器的開眼圖及其放大視圖
當使用了錯誤的連接器類型或傳輸路徑中含有其它形式的感性不連續(xù)時，抖動時間變長，開眼變小。對于具有快速上升時間的信號來說，抖動時間的增加是非常嚴重的問題。當信號更加不規(guī)則時，抖動也更顯著。
1.2 容性不連續(xù)
本節(jié)我們討論容性不連續(xù)的影響，在傳輸路徑上引入元件時通常會發(fā)生這種情況。
圖12中的兩個連接器為容性負載，一個作為小的容性不連續(xù)，另一個為更大的容性不連續(xù)。負載的電容量可以利用下面的等式來計算：
ρ＝RC=（Z0C/2）
計算容性負載的詳細信息，請參考“時間域反射計”。
3.125Gbps信號（PRBS形式）通過圖12中帶小電容的第一個連接器，從另一端可以觀察到開眼大小和抖動。
圖12 小容性和大容性負載連接器，顯示容性不連續(xù)的影響
圖13為引入1.2pF不連續(xù)的連接器開眼圖。開眼大小為330mV。其放大視圖顯示抖動峰峰值大約為27ps。
圖13 小電容連接器開眼圖及其放大視圖
3.125Gbps信號以PRBS形式發(fā)送并通過圖12中帶大電容的第二個連接器，從另一端可以觀察到開眼大小和抖動。
圖14為信號通過帶2.9pF電容的SMA連接器的開眼圖。開眼大小大約為280mV。其放大視圖顯示抖動峰峰值為43ps。
圖14 大電容連接器的開眼圖及其放大視圖
任何時候應(yīng)該避免在傳輸路徑上添加連接器和元件。但如果必需接連接器，那么選擇能夠在傳輸路徑上產(chǎn)生最小的電感和/或電容不連續(xù)性的連接器。當發(fā)射現(xiàn)象在通過2.9pF和1.2pF變得非常嚴重時，抖動和振幅會影響3.125Gbps信號。開眼圖顯示振幅差值為50mV，其放大視圖顯示抖動峰峰值為16ps。
1.3 與傳輸路徑相關(guān)的不連續(xù)
在這里我們將論述一些與傳輸路徑相關(guān)的不連續(xù)，包括：
l 過孔
l 直角走線
1.3.1 過孔
在布線時應(yīng)盡可能避免過孔和電路板層的改變。因為過孔將使邊沿變慢，引起反射。過孔具有感性和容性，但容性占主導(dǎo)地位。如果在設(shè)計中使用差分信號，就需要有過孔。而為了確保真實信號和補充信號經(jīng)歷相同的不連續(xù)性，對于差分對中的每個信號，過孔必須具有相同的配置。這樣，過孔引入的不連續(xù)在信號上的任何變化都處于共模狀態(tài)。差分模式的不連續(xù)性在動態(tài)范圍上將減小。
與過孔相比，盲孔更貴，更小，不連續(xù)性也更低。盲孔不完全穿透PCB，它是為減小過孔的不連續(xù)性而設(shè)計的。在使用過孔時為獲得更好的性能，可以在傳輸線上串聯(lián)使用過孔。未使用的過孔部分就好像是一個容性stub。
圖15為一個18層的電路板。層1，3和16是信號層，將線從層1布到層16，而不通過層3。如果你將線停在層3，則未使用的過孔部分就好像是一個容性stub。
圖15 帶stub的18層電路板
當電路板設(shè)計具有以下特性時，過孔上的容性stub的影響會更顯著：
l 信號速度更高
l 電路板更厚
l 不必要的過孔焊盤（via pads）
對于3.125Gbps信號，93mil厚的電路板與具有相同頻率的200mil厚的電路板相比，帶有的容性stub的影響更小。因而，過孔影響過厚的電路板的信號完整性（速率為3.125Gbps）。
如果可以，應(yīng)避免過孔和過孔stub，并移除過孔上所有不必要的焊盤，因為焊盤會在相互間產(chǎn)生平行的板極電容。在設(shè)計一個100mil厚度的電路板時，對于3.125Gbps的信號，鉆孔時不需要使用平頭鉆（counter-bore），但對于超過100mil厚度的電路板，最好是使用平頭鉆。
傳輸線上的電流流動會產(chǎn)生磁場。磁通線（flux line）在參考結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生一個返回電流。當傳輸線面對參考平面達最寬時，大部分返回電流在傳輸線的下面，參考平面的趨膚深度（skin depth）平面上傳輸。
趨膚深度由下列公式計算：
趨膚深度=1/
這里：
f為頻率
為空氣的磁導(dǎo)率
為相對磁導(dǎo)率
σ為χoνδυχτιωιτψoΦματεριаλ
你可以利用下列公式計算參考平面上任意點x的電流密度：
Ix＝
Ix為x點的電流密度
I0為趨膚深度上的電流密度
x為到平面的距離
d0為趨膚深度
在進行PCB設(shè)計時應(yīng)該提供一個良好的返回電流路徑。圖16為一對差分信號（紅色和綠色結(jié)構(gòu)），其電路板層從層1變到層13，信號從A點開始（圖16），傳輸?shù)紹點（圖18）。
圖16到18為提供給信號線的固體參考平面（即淺藍色結(jié)構(gòu)）。
如果有必要的話可以建立接地島（GND island）。在建立接地島時，確保參考該平面的其它信號不要通過這個裂口，如果信號忽略了這個裂口，其環(huán)路將增加，這個區(qū)域的電感也會增加。
圖16 電路板層改變
對于電路板層發(fā)生改變的點，我們在設(shè)計時應(yīng)該為返回電流路徑提供接地過孔。如果返回路徑?jīng)]有接地過孔，返回電流將尋找最近的路徑，但這些路徑可能不是足夠近的。在此情況下，電流經(jīng)過較長路徑，增加了電流回路。由于穿過回路的磁通線的數(shù)量增加，從而使得電感也增加。圖16中只顯示了兩個過孔，但最好在信號過孔周圍有更多個過孔。
圖17是圖16的側(cè)視圖。信號從層1傳輸?shù)綄?3。每一層都有過孔焊盤。在焊盤之間有平行的板極電容，因此不必要的焊盤會增加容性負載。除了直接將過孔與傳輸線相連的焊盤外，其它焊盤都應(yīng)該去除。
圖17 電路板層改變的側(cè)視圖
在圖18中，用接地島來提供一個良好的信號參考路徑。接地過孔（即淺藍色結(jié)構(gòu)）用來避免過多的不連續(xù)。
圖18 到點B的傳輸路徑
圖18中的PCB沒有足夠的接地過孔，所以應(yīng)該在信號過孔周圍添加一些接地過孔，使它在兩條信號線周圍均勻地分布。在圖18中，只有一邊差分對有靠近它的接地過孔。
圖19為一個TDR制圖，該圖中含有StratixTMGX開發(fā)板（板厚93mil）上的一個實例過孔。該過孔為0.7pF的容性不連續(xù)，它將18層電路板的層1和層13上的兩條傳輸線連接起來。
圖19 在93mil厚的電路板上，由于過孔產(chǎn)生的容性不連續(xù)
1.3.2 直角走線
為降低傳輸線上的阻抗不連續(xù)性，應(yīng)避免使用直角走線。在彎曲點，有效傳輸線的線寬增加，從而增加了電容量，引起阻抗不連續(xù)。
使用45°走線代替90°走線。45°彎曲可以通過降低阻抗不連續(xù)性來減小信號上的反射。
直角走線還具有天線特性。圖20為一條60mil的50Ω傳輸線，電介質(zhì)為FR4（εr為4.1，損耗因素為0.022）。該傳輸線的90°和45°走線（見圖21）使用SPICE模型來模擬，其寄生電容利用3D電磁場解算器（field solver）來提取。
圖20傳輸線上的90°彎曲
圖21傳輸線上的45°彎曲
圖22顯示了電路板的交叉部分。
圖22 電路板交叉部分
具有1ns上升時間的信號從線路的一邊輸入，從另一端點查看其輸出。由于存在額外的容性負載，90°走線時，信號輸出稍有些延遲并有嚴重的振鈴（ringing）。當信號通過長線或在其它緊迫條件下驅(qū)動時，即使是稍有一點振鈴也是很有破壞性的。例如，對一個幾乎關(guān)閉的眼睛進一步加以關(guān)閉將導(dǎo)致接收器不能識別某些數(shù)據(jù)位（接收器對數(shù)據(jù)的靈敏度可以從特征報告中獲得）。90°彎曲將影響速率為3.125Gbps的信號，甚至更嚴重。圖23顯示了彎曲走線在信號上的影響。
圖23 彎曲走線在信號上的影響