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。

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。