高速先生成（chéng）員--薑傑

大（dà）家（jiā）都知道，信號的最佳回流路徑（jìng）是GND：對於走線（xiàn）而言，我們希望能參考GND平麵；對於信號管腳，我們希望GND管腳伴隨；對於BGA區域的高速信號扇出過（guò）孔，我們希望能被相鄰（lín）的GND過孔包圍。

因此，經驗豐富的攻城獅一定（dìng）會避免讓高速差分信號置於如下的境地：BGA區域差分信號管腳的四周分布多個電源管腳（圖中白色對應差（chà）分信號（hào），綠色是GND網絡，黃色是（shì）電源PWR網（wǎng）絡），不多不少，一邊一個。

理想很豐滿，現實卻（què）很（hěn）骨感，上圖的這種（zhǒng）情況偏偏是存（cún）在的，更要命的是，電源管腳還不能換成GND網絡。

當硬（yìng）件攻（gōng）城獅對換PIN方案表示無能為力的時候，Layout攻城獅把求助的（de）眼光投向（xiàng）了高速先生，高速先（xiān）生（shēng）則默默（mò）的看向本文的標題：如何用電源去耦電容改善高速信號質量？

沒錯，高速先（xiān）生做（zuò）過類似的案例。

如前所（suǒ）述，我們的Layout攻城獅經（jīng）驗豐富，在他的努力下（xià），找到了另外一個對（duì）比模型，信號管腳周圍隻分布了3個電源管腳（下圖中（zhōng）的紅色圓圈（quān））的情況。

為了高速先生仿真對比，Layout攻城獅也是非常的貼心了。

先仿真沒（méi）有電容的情況。這個時候，對於走線特征阻抗100歐姆的差分信號，過孔阻抗是這樣的：

阻抗曲線甚（shèn）至出現了振蕩。換個角度，對比衡量阻抗連續（xù）性的另外一個參數，回波損耗（hào）。對於本案例中的100GBASE-KR4信號，在（zài）基（jī）頻12.9GHz以（yǐ）內的頻（pín）段，4個電源孔情況下的最大回損-17.5dB，3個電源（yuán）孔情況下的最大回損-21.9dB。

 通過對比可以發現，回流地孔的增加確（què）實改善了差分過孔的（de）阻抗，回損也反映了（le）同樣的趨勢。問題在於，無（wú）論是（shì）3個電源孔還是（shì）4個電源孔，結果都不（bú）太（tài）理想。

一直關注（zhù）高速先生的朋友，一定還記得前（qián）不久的一篇文章《瞧不（bú）起誰啊（ā）！“縫合電容”我怎麽可能不知（zhī）道》，此時會不（bú）會突發靈感：同樣是電容，電源去耦（ǒu）電容該不會對改善（shàn）高速信號質量有幫助吧？

試試看。

每個電（diàn）源管腳加上本就屬於它的去耦電容，像下圖這樣（當然了，BGA和（hé）電容位於PCB不同的布局麵（miàn），本視圖是為了大家更清楚的看到二者的相對位置）。

增加電容（róng）前（qián）後，3個電源過孔情況（kuàng）的回損對比如下，在關注頻段內，增（zēng）加電容後的最大回損有較大改善（shàn）。

同樣的， 4個相鄰電源過孔的差分過孔回（huí）損也改善（shàn）了不少（shǎo）。整體（tǐ）對比情況如下圖。

電源（yuán）去耦電容本來是為了減小電源噪聲，沒想到還（hái）能順帶改善信號質量，這到底（dǐ）是為什麽呢？