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浅析信号回流及跨分割问题

时间:2016-09-30 11:40:06  来源:  浏览量:

  这里简单构造了一个“场景”,结合下图介绍一下地回流和电源回流以及一些跨分割问题。为方便作图,把层间距放大。

  浅析信号回流及跨分割问题

  IC1为信号输出端,IC2为信号输入端(为简化PCB模型,假定接收端内含下接电阻)第三层为地层。IC1和IC2的地均来自于第三层地层面。顶层右上角为一块电源平面,接到电源正极。C1和C2分别为IC1、IC2的退耦电容。图上所示的芯片的电源和地脚均为发、收信号端的供电电源和地。

  在低频时,如果S1端输出高电平,整个电流回路是电源经导线接到VCC电源平面,然后经橙色路径进入IC1,然后从S1端出来,沿第二层的导线经R1端进入IC2,然后进入GND层,经红色路径回到电源负极。

  但在高频时,PCB所呈现的分布特性会对信号产生很大影响。我们常说的地回流就是高频信号中经常要遇到的一个问题。当S1到R1的信号线中有增大的电流时,外部的磁场变化很快,会使附近的导体感应出一个反向的电流。如果第三层的地平面是完整的地平面的话,那么会在地平面上会有一个蓝色虚线标示的电流;如果TOP层有一个完整的电源平面的话,也会在顶层有一个沿蓝色虚线的回流。此时信号回路有最小的电流回路,向外辐射的能量最小,耦合外部信号的能力也最小。(高频时的趋肤效应也是向外辐射能量最小,原理是一样的。)

  由于高频信号电平和电流变化都很快,但是变化周期短,需要的能量并不是很大,所以芯片是和离芯片最近的退耦电容取电的。当C1足够大,而且反应又足够快(有很低的ESR值,通常用瓷片电容。瓷片电容的ESR远低于钽电容。),位于顶层的橙色路径和位于GND层的红色路径可以看成是不存在的(存在一个和整板供电对应的电流,但不是与图示信号对应的电流)。

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    下图

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    求大神帮助,在线等。

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