PCB板为了节省AC电容打孔空间，你有没动过这个念头？

高速先生成员--姜杰高速先生前不久一篇关于AC电容的文章《明知故问？？高速AC耦合电容挨得很近，串扰会不会很大……》，引起了不少粉丝的讨论，最近有热心读者发来这样一张图，询问这种节省空间的打孔方式是否可行？https://p3-sign.toutiaoimg.com/tos-cn-i-6w9my0ksvp/94601128b7854e028c153339a2b97426~tplv-tt-shrink:640:0.image?lk3s=06827d14&traceid=20250811155443E2069B5D8DB3A21208B4&x-expires=2147483647&x-signature=GGSgTj46C3MLLJzudEZoPEC8VL8%3D

熟悉电路板电源去耦电容设计的朋友，一定看出来了这种扇出方式的灵感来源：对于BGA布局相反面的去耦小电容，经常采用这种过孔朝向管脚焊盘内部的方式，一来电容布局在BGA管脚正下方，节省了布局空间（毕竟，这个位置，不放去耦电容，别的器件也不敢乱放）；二来，电容尽量靠近了用电管脚，电源、地管脚可以就近连接相应的过孔，减小了回流路径，可谓一举两得。https://p3-sign.toutiaoimg.com/tos-cn-i-6w9my0ksvp/e1b86ead5c5146dba4930134735fc474~tplv-tt-shrink:640:0.image?lk3s=06827d14&traceid=20250811155443E2069B5D8DB3A21208B4&x-expires=2147483647&x-signature=rDBI9zECOyUAj5LP5qv5GQaCF88%3D

细一琢磨，又觉得哪里不对劲，当设计对象由PCB电源去耦电容，变成高速信号的AC电容，这种方法是否同样适用？https://p3-sign.toutiaoimg.com/tos-cn-i-6w9my0ksvp/237acabe883843cb9b613f7216ff69df~tplv-tt-shrink:640:0.image?lk3s=06827d14&traceid=20250811155443E2069B5D8DB3A21208B4&x-expires=2147483647&x-signature=4u8TRrUwQR5jvYinq4pGe14x5Ek%3D

感觉归感觉，高速先生还是习惯用数据说话，建个模型仿真摸摸底。如果方法可行，当然皆大欢喜，如果不行，也能搞清楚原因。
这种AC电容扇出方式节省空间的关键，在于过孔打在电容的管脚焊盘之间，3D建模如下。https://p3-sign.toutiaoimg.com/tos-cn-i-6w9my0ksvp/1e1527e45c074c20b50480caae712b4a~tplv-tt-shrink:640:0.image?lk3s=06827d14&traceid=20250811155443E2069B5D8DB3A21208B4&x-expires=2147483647&x-signature=sjXvo2sWQhhZfI9t%2FHHZQtyeH38%3D

为了大家能看的更清楚，隐藏电容后的俯视图如下（下文简称via-in）：https://p3-sign.toutiaoimg.com/tos-cn-i-6w9my0ksvp/4b0bfc44b9194a0ab240112dfd44c0b1~tplv-tt-shrink:640:0.image?lk3s=06827d14&traceid=20250811155443E2069B5D8DB3A21208B4&x-expires=2147483647&x-signature=meNMhLvRsrN%2Fg%2B98f3tE56jUoKc%3D

对于速率25Gbps，差分走线特征阻抗100欧的信号，该模型PCB仿真结果的阻抗低点仅为81.49欧姆，显然不太美丽。https://p3-sign.toutiaoimg.com/tos-cn-i-6w9my0ksvp/6ed143f628aa4f7e9286d8dc7f5e322e~tplv-tt-shrink:640:0.image?lk3s=06827d14&traceid=20250811155443E2069B5D8DB3A21208B4&x-expires=2147483647&x-signature=wkmxiABpbg8Y%2F0ukLSFKehvFfnM%3D

保持其它条件不变，调整扇出过孔的位置：将打在电容管脚焊盘之间的过孔移到电容外部（下文简称via-out）。https://p3-sign.toutiaoimg.com/tos-cn-i-6w9my0ksvp/8b2358ce382e4f11bf2b396de5dcd8cc~tplv-tt-shrink:640:0.image?lk3s=06827d14&traceid=20250811155443E2069B5D8DB3A21208B4&x-expires=2147483647&x-signature=4Bv8Kj0uv%2B6MLdfyAIHuVkYY4do%3D

PCB阻抗仿真结果如下，最低值大幅提升至94欧！https://p26-sign.toutiaoimg.com/tos-cn-i-6w9my0ksvp/fadfd4d866db45259326e07ff956f355~tplv-tt-shrink:640:0.image?lk3s=06827d14&traceid=20250811155443E2069B5D8DB3A21208B4&x-expires=2147483647&x-signature=Tv2tSJAKXfUsSSwOfl3ZLyqWoDw%3D

细心的网友会问了，为啥过孔打在电容焊盘外部的阻抗曲线会出现两个低点？对照模型就能看出，图中的两个阻抗低点，一个对应过孔，一个对应AC电容，虽然这两处都有做反焊盘优化，毕竟离100欧的目标还差那么一些。对比via-in和via-out两种方式阻抗连续性的另外一个指标—回波损耗，可以看出同样的趋势，via-in的回损明显比via-out的差。https://p3-sign.toutiaoimg.com/tos-cn-i-6w9my0ksvp/30c65ffa4a5641979f6cd2045492bfe0~tplv-tt-shrink:640:0.image?lk3s=06827d14&traceid=20250811155443E2069B5D8DB3A21208B4&x-expires=2147483647&x-signature=BrBivsRL1nmwIi7%2F%2FJi%2BkeQUTaE%3D

https://p3-sign.toutiaoimg.com/tos-cn-i-6w9my0ksvp/37e46799705d4c90b90ff5110ea95ddb~tplv-tt-shrink:640:0.image?lk3s=06827d14&traceid=20250811155443E2069B5D8DB3A21208B4&x-expires=2147483647&x-signature=YR0S0ha%2FKpAQXXuK13Gtx8O0S6U%3D

为什么via-in的阻抗跌的这么厉害呢？正常情况下（via-out），信号从电容的管脚1进入后，经过电容本体，从管脚2离开，最后进入换层过孔。至于via-in的信号流向分析，熟悉高速先生文章的朋友一定会记得，之前我们介绍过从场的角度看问题。高速先生这里先卖个关子，咱们答题区见……关于一博：一博科技成立于2003年3月，深圳创业板上市公司，股票代码: 301366，专注于高速PCB设计、SI/PI仿真分析等技术服务，并为研发样机及批量生产提供高品质、短交期的PCB制板与PCBA生产服务。致力于打造一流的硬件创新平台，加快电子产品的硬件创新进程，提升产品质量。一博全新PCB板厂位于珠海金湾区，提供2-120层高速、高品质、快交期的PCB生产服务。成品孔厚径比可达到75：1；阻抗精度控制在5%；最小线宽间距：30/30um；背钻STUB公差：1-5mil；20层及以下PCB板交期8天。