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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,需要很注意一點,就是不要整個操作,把微帶線本身的回流路徑給破壞了。

雖然,有時候我們想對信號的回流做個限制,比如分割個地呀,什么的。

但是,有時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。

當你給回流一個實體平面時,回流分布會盡可能的靠近跡線,從而使整體阻抗最小。

所以,我們在畫PCB的時候,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

因為,在實際的多層PCB設(shè)計時,無法避免的要用過孔來連接層間的信號,所以對這個孔的位置,還是要多加注意,不要不小心就放在了信號線的旁邊。

還有參考平面上的槽和間隙,能避免,就避免。

因為確實會引入相當大的 EMI 和信號完整性問題。

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

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,這都會增加信號回流路徑的阻抗。從信號完整性的角度來看,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,改變了信號線的特性阻抗,從而導致信號波形的反射和失真,并再次導致更高的 EMI 和信號完整性的降低。

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

如下圖所示所示的測試板。

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。

導體由右側(cè)的 47 個電阻端接。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源。然后再用一個小型磁環(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電流路徑。

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

下圖描述了測試板上測量環(huán)路輸出的四個位置和方向:

1. 位置 A,水平且與穿過參考平面間隙的信號線相鄰

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的信號返回電流被分流到間隙的邊緣,從而與信號線形成了更大的信號電流回路區(qū)域。這個較大的環(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,也更容易耦合到相鄰跡線的信號。

審核編輯 :李倩

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原文標題:PCB參考平面上的縫要小心

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