过孔是 PCB 板上具有导电特性的小孔，是 PCB 中的一种重要的组成元素。过孔在 PCB各层之间或者元件和走线之间实现电气连接。由于过孔的特殊结构，使得信号传输路径出现结构上的不连续。在高速信号传输中，这种不连续可能会对信号质量造成非常大的影响，甚至可能导致高速信号传输的失败。因此，在高速信号传输的设计中，需要对过孔进行专门的设计和优化。PCB 中常见的过孔主要由孔壁、焊盘和反焊盘组成 。下图是一个使用 Aurora 建立的基本通孔结构模型。

在过孔的设计中，有三个影响信号质量的重要因素需要仔细确定：

一是过孔的大小和位置等参数

二是回流地孔的数量和位置

三是过孔的残桩 （Stub）长度

过孔的大小主要有径厚比，板厂加工能力等等实际因素来决定，所以本文主要求证回流地孔的数量和位置与过孔的残桩 （Stub）长度。回流地孔的数量和位置对回流路径的影响很大，它也对过孔的性能有着重要的影响。过孔残桩可能导致 10Gbps 以上的信号严重退化，特别是可能产生严重的谐振和反射；过孔的大小和位置等参数决定了过孔寄生参数的大小，其直接影响过孔的特性。

一、回流地孔的数量和位置

过孔的大小与位置是影响过孔性能的主要因素，那么如何提前知道过孔的大小和位置，Aurora工具中的TopXplorer可以帮忙实现该功能，具体操作步骤如下：

1.1 点击“开始”→Cadence PCB 17.4-2019→Topology Explorer 17.4,以管理员身份运行,选择Sigrity Aurora 授权

1.2 新建仿真文档，具体步骤：Topplogy → new →选择diff-pair模型→ Create

1.3 在模型搜索栏输入“VIA”

1.4 双击Via模型，点击Aurora Via Wizard，进入Sigrity Aurora 操作界面

1.5 选择 Analyze → Workflow manager → 选择 Via Wizard Workflow

1.6 设置层叠数据，点击Define Cross-Section，选择Import ,导入设置好了层叠结构

备注：allegro支持IPC2581，可以直接导入IPC2581文件

1.7 选择 Define padstacks,创建VIa，点击Edit，新建VIA020rd010.pad

1.8  回流地孔模型参数表

点击Generate,自动创建差分回流模型。

1.9 点击Create Via Structure,查看3D模型

1.10 点击Set up Analysis Options,设置目标阻抗与分析属性

1.11 点击 Start Extraction，提取模型S参数

1.12 用同样的方式创造2 地孔模型与无 地孔模型

1.13 完成三个模型的搭建

1.14 S参数分析，可以看到四地孔的S11最好，但是考虑实际情况，回流地孔还是选择两孔。

1.15 点击Start Transient Analysis,查看时态仿真结果，明显看出，四地孔的抖动最小，二孔次之，无孔最差。

二．过孔的残桩 （Stub）长度

2.1创建有背钻与无背钻的过孔模型

2.2设置一个7层堆叠，模拟背钻到第7层的情况

2.3 结论

当一个信号从顶层开始并以某个内层结束时，形成内层到底层的剩余部分是一个STUB。通过STUB就像一个具有特定谐振频率，在它里面存储最大的能量。如果信号在该频率或附近有一个重要的分量，则该分量将由于其谐振频率下的能量需求而严重衰减 。

via模型没有背钻，via1背钻模型

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