高速先生成員--薑傑（jié）

大家（jiā）都知道，信號的最（zuì）佳回流路（lù）徑是GND：對於走線而言，我們希望能參考GND平麵；對於信號管腳，我們（men）希望GND管腳伴（bàn）隨；對於BGA區（qū）域的高速信號扇（shàn）出過孔，我們希望能被相鄰的（de）GND過孔（kǒng）包圍。

因此，經驗豐富的攻城獅一定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（duì）應差分信（xìn）號，綠色是（shì）GND網絡，黃色是電源PWR網絡），不（bú）多不（bú）少，一邊一個。

理想很豐（fēng）滿，現實卻很骨感，上圖的（de）這種情（qíng）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。

當硬件攻城獅對換PIN方案表示無能為力的時候，Layout攻城獅把求助的眼光投向了高（gāo）速先生（shēng），高速先生則默默的（de）看向本文的標題（tí）：如何（hé）用電源去耦電容（róng）改善高速信號質量？

沒錯，高（gāo）速（sù）先生做過類似的案例。

如前所述，我們的Layout攻城獅經驗豐富（fù），在他的努力下，找到了另外一個對比模型，信號管（guǎn）腳周圍隻分（fèn）布了3個電源管腳（下圖中的紅色圓圈）的情況。

為了高速先生仿（fǎng）真對比，Layout攻城獅也是非常的貼心了。

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

阻抗曲線甚至出（chū）現了振蕩。換個角度，對（duì）比衡量阻抗連續性的（de）另外一個參數，回波損耗。對（duì）於（yú）本案例中的100GBASE-KR4信號，在基頻12.9GHz以內的頻段，4個電源孔情況下的最（zuì）大回損-17.5dB，3個電源孔情況下的最大回損（sǔn）-21.9dB。

 通過對比可以發現，回流（liú）地孔的增加確實改善了差分過（guò）孔的阻抗，回損也反映了同樣的趨勢。問題在於，無論是3個電源孔還是4個電源孔，結果都不（bú）太理想。

一直關注高速先生的（de）朋友，一定還記得前不久的一篇（piān）文章《瞧不起誰啊！“縫合電容（róng）”我怎麽可能不知道》，此時會不會突發靈感：同樣是電容，電源去耦電容該（gāi）不會（huì）對改善高速信號質量有幫助吧？

試試看。

每個電源管腳加（jiā）上本就屬於它的（de）去耦（ǒu）電容，像下（xià）圖這樣（當（dāng）然了，BGA和電容位於PCB不同的布局麵，本視圖是為了大家更清楚的看到二者的相（xiàng）對位置）。

增加電容前後，3個電源過孔情況的回損對比如下，在關注頻段內，增加電容後的最大回損有較大改善（shàn）。

同樣的， 4個（gè）相鄰電源過孔的（de）差分過孔回（huí）損也改善了不少。整（zhěng）體對比情況如下圖。

電源去（qù）耦電容本來（lái）是為了減小電源噪聲，沒想到還能順帶（dài）改善信號質量，這到底是為什麽呢？