多層電路板之間返回電流與通孔的關(guān)系分析
在多層板中,由于不止一個(gè)地平面,我們一定要仔細(xì)考慮返回地電流從哪里回流問題。
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/190122.htm圖5.2舉例說明了返回電流流向的基本原則:高帶返回信號(hào)電流沿著最小的電感路徑前進(jìn)。
如果我們?cè)O(shè)想圖5.2中的地平面多于一個(gè),對(duì)于哪個(gè)地平面承載返回信號(hào)電源,就會(huì)有一個(gè)選擇問題。這個(gè)難題的解決辦法是:返回信號(hào)電流在最靠近信號(hào)線的地平面上,直接沿著信號(hào)走線下面的一條路徑。
仍然參考圖5.2,讓門電路A的地線引腳穿透所有的地平面,與每個(gè)地平面相連。對(duì)電阻B做同樣的接地。如圖所示,距離信號(hào)走線最近的地平面承載了所有的返回信號(hào)電流。
現(xiàn)在高速信號(hào)走線路徑,選擇兩個(gè)內(nèi)層地之間進(jìn)行走線?,F(xiàn)在兩個(gè)內(nèi)層地分擔(dān)返回電流,大部分返回電流流經(jīng)最靠近的地層。
因?yàn)殚T電路A和電阻B與每個(gè)地平面都有連接,返回信號(hào)電流可以很容易地流到內(nèi)層、對(duì)地層進(jìn)行高速后的路徑,其電感與最初路徑的電感相近,因?yàn)樗鼈冇邢嗨频耐負(fù)洹?/font>
接下來,我們將找出電感和電磁輻射之間的聯(lián)系。我們知道,電感相等時(shí)兩條路徑產(chǎn)生的總磁通量也相等。因此可以得出結(jié)論,兩種結(jié)構(gòu)的電磁輻射將是相等的。
這個(gè)聯(lián)系的一個(gè)有趣結(jié)果是,內(nèi)層走線的輻射小于或不大于外層走線的輻射。對(duì)于造近板子邊沿的走線,這是非常正確的。由于地平面平行于磁通量產(chǎn)生的軸線,因此幾乎沒有磁性屏蔽。
現(xiàn)在,讓我們給這個(gè)基本電路進(jìn)行一些較差的修改。從A到B的走線,一半走線沿著頂層。然后通過一個(gè)通孔進(jìn)到內(nèi)層。從兩個(gè)地平面之間的內(nèi)層走完到B的線路。返回地電流從哪里流呢?
在信號(hào)從一層跳到另一層的這個(gè)點(diǎn),返回信號(hào)電流沒有跳躍的路徑!除了位置A和B。我們沒有提供地平面之間的連接、因此返回地電流的路徑必須不同于緊貼著信號(hào)走線的路徑,其中肯定比最初的路徑包括了更多的電感,我們發(fā)現(xiàn)一個(gè)規(guī)律,即無限制地使用通孔會(huì)產(chǎn)生額外的電磁干擾。不僅產(chǎn)生了更多輻射,而且由于改變了返回信號(hào)電流預(yù)期的路徑,還將產(chǎn)生更多的串?dāng)_。
應(yīng)該記住,對(duì)于返回信號(hào)電流的平面跳躍問題,有許多解決辦法,這里按其效果遞減依次列出。
1、合理安排板子,使高速走線的返回電流不在平面之間跳躍。這可以通過限制每條走線從一開始就保持在同一層上來實(shí)現(xiàn)。
2、限制走線,使它一開始就保持在離地平面最近的一面上。這條規(guī)則允許使用正常的水平和垂直走線層對(duì)的方法。它的效果幾乎和第1種方法一樣。
3、在每個(gè)信號(hào)通孔旁邊提供接地通孔,這樣做的目的很明確,就是為了讓返回電流在平面之間跳躍。
4、確保到處都有許多接地通孔。無論一個(gè)信號(hào)通孔在哪里,它的返回電流將不用轉(zhuǎn)移很遠(yuǎn)去找一個(gè)地方躍層。
不要使用保護(hù)走線提供一條鄰近的返回電流路徑。這種思路從理論上講不錯(cuò),但在實(shí)踐中沒有效果。首先,除非距離信號(hào)線非常近,否則保護(hù)走線不起任何作用。
其次,一旦保護(hù)走線被布得足夠接近,可以作為一條有效的地返回路徑,其距離已經(jīng)足夠破壞走線的阻抗了。
第三個(gè)原因是,在沒有其他改變情況下,為了提供足夠低的阻抗,保護(hù)走線一定要非常、非常寬。
在指定了使用一個(gè)完整地平面后,保護(hù)走線除了引起麻煩之外沒有任何用處。
評(píng)論