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PCB參考平面上的縫要小心

加油射頻工程師 ? 來源:加油射頻工程師 ? 作者:加油射頻工程師 ? 2022-11-15 14:55 ? 次閱讀
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在繪制PCB時(shí),需要很注意一點(diǎn),就是不要整個(gè)操作,把微帶線本身的回流路徑給破壞了。

雖然,有時(shí)候我們想對(duì)信號(hào)的回流做個(gè)限制,比如分割個(gè)地呀,什么的。

但是,有時(shí)候回流并不是那么聽話,你想讓她去哪,她就去哪。

她也許瞅見一條近道,然后嗖的一下,就過去了。

當(dāng)你給回流一個(gè)實(shí)體平面時(shí),回流分布會(huì)盡可能的靠近跡線,從而使整體阻抗最小。

所以,我們?cè)诋婸CB的時(shí)候,要避免走線下方的參考平面中有縫,孔啊什么的。

2dff2050-64a0-11ed-8abf-dac502259ad0.png

因?yàn)椋趯?shí)際的多層PCB設(shè)計(jì)時(shí),無法避免的要用過孔來連接層間的信號(hào),所以對(duì)這個(gè)孔的位置,還是要多加注意,不要不小心就放在了信號(hào)線的旁邊。

還有參考平面上的槽和間隙,能避免,就避免。

因?yàn)榇_實(shí)會(huì)引入相當(dāng)大的 EMI 和信號(hào)完整性問題。

當(dāng)微帶線下方的參考平面上有間隙時(shí),平面的不連續(xù)性會(huì)阻礙返回電流路徑,從而迫使返回電流在更大的回路中流動(dòng)。

而且,通孔離微帶線太近或者微帶線下方的參考平面上有間隙,這都會(huì)增加信號(hào)回流路徑的阻抗。從信號(hào)完整性的角度來看,在返回電流路徑中阻抗增加等同于在信號(hào)跡線中阻抗增加。

間隙使得返回路徑不連續(xù)性,改變了信號(hào)線的特性阻抗,從而導(dǎo)致信號(hào)波形的反射和失真,并再次導(dǎo)致更高的 EMI 和信號(hào)完整性的降低。

不要把這種回流路徑,當(dāng)成看不見摸不著的東西,其實(shí),有間隙的參考平面中的返回路徑可以很容易地通過實(shí)驗(yàn)證明 。

如下圖所示所示的測(cè)試板。

2e2f478a-64a0-11ed-8abf-dac502259ad0.png

該板由兩根銅線組成,長約 12 厘米,從 BNC 連接器引出并用膠帶固定到電路板上,與參考平面形成50 ohm傳輸線。

導(dǎo)體由右側(cè)的 47 個(gè)電阻端接。底部的銅線下方,為完整的參考平面,而頂部的銅線下方,有 5 厘米長的間隙。

使用 5 至 50 MHz 方波振蕩器作為信號(hào)源。然后再用一個(gè)小型磁環(huán)探頭,如下圖所示,將其輸出連接到示波器,用于追蹤電路板上的信號(hào)電流路徑。

2e7b1002-64a0-11ed-8abf-dac502259ad0.png

下圖描述了測(cè)試板上測(cè)量環(huán)路輸出的四個(gè)位置和方向:

1. 位置 A,水平且與穿過參考平面間隙的信號(hào)線相鄰

2. 位置 B,水平,在參考平面中的間隙末端

3. 位置 C,垂直于參考平面中間隙的左側(cè)

4. 位置 D,垂直于參考平面中間隙的右側(cè)

2e9012fe-64a0-11ed-8abf-dac502259ad0.png

下圖為各位置處的環(huán)路探頭輸出的波形圖。

2ec08ac4-64a0-11ed-8abf-dac502259ad0.png

上圖說明在參考平面中流動(dòng)的信號(hào)返回電流被分流到間隙的邊緣,從而與信號(hào)線形成了更大的信號(hào)電流回路區(qū)域。這個(gè)較大的環(huán)路面積增加了總環(huán)路電感,因此增加了參考平面上的射頻壓降。

2edfba70-64a0-11ed-8abf-dac502259ad0.png

這樣呢,就更容易影響別人,比如說PCB輻射增加,信號(hào)更容易耦合到相鄰跡線上去;也更容易影響別人,比如說更容易接收到外界的干擾信號(hào),也更容易耦合到相鄰跡線的信號(hào)。

審核編輯 :李倩

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原文標(biāo)題:PCB參考平面上的縫要小心

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