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跨分割换层是否是YES——设计先生之回流设计系列(4)

发布时间:2015-04-15 来源:杨洲 一博科技 责任编辑:sherry

【导读】在PCB设计实际运用中,控制电源噪声的关键就是降低电源回路的阻抗。本节让我们来探讨下我们设计中经常遇到的麻烦问题,这种问题往往带来的就是大量工作量的修改,我们跨分割是否允许,信号换层是否能够接受以及如何改善它们?
 
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承前:电源噪声是由电流回路阻抗和瞬态电流共同作用引起的。在PCB设计实际运用中,控制电源噪声的关键就是降低电源回路的阻抗。所以我们在设计过程中一定要关注电源隐藏的回路。
 
本节:让我们来探讨下我们设计中经常遇到的麻烦问题,这种问题往往带来的就是大量工作量的修改,我们跨分割是否允许,信号换层是否能够接受以及如何改善它们?
 
设计到后期阶段如果出现了重要信号跨分割,那肯定就要修改优化,如果项目密度稍微大点,我们就得整上个以天来计算的改动。在避免发生这个的时候,我们得先来分析why?同样的对于信号换层,换到哪层更好也来分析下。
 
设计到后期阶段如果出现了重要信号跨分割,那肯定就要修改优化,如果项目密度稍微大点,我们就得整上个以天来计算的改动。在避免发生这个的时候,我们得先来分析why?同样的对于信号换层,换到哪层更好也来分析下。
 
跨分割
 
话说不能脚踏两只船,那在PCB设计中该如何了?跨分割到底是怎么一回事,与返回路径有关吗?有什么坏处?
 
a,我们设计时在参考平面跨了分割(以跨同一平面来解释,如完整的地平面有一条间隙),,这使得返回路径被迫绕道而行,返回路径与信号路径之间的阻抗将会比之前的加大,从而造成返回路径上阻抗的不连续。(当到参考平面的环路面积增大的时候,阻抗变大)。
 
b,我们从不同信号返回路径重叠的情况分析,信号返回路径上是会有串扰。由于这个间隙的存在,许多与之信号路径平行的其他信号,返回时阻抗最小的路径都是在这个间隙段,使这里成为串扰的集中点。电流的交叠是不会有串扰的,串扰来自由于信号路径与返回路径包成的面积增加,而形成了一个近场耦合器类似的东西。
 
c,我们从EMI角度上看,我们知道当回流信号遇到不连续处时,这个不连续处就会形成一个回路,而回路面积和EMI有关,这就造成了一个本不存在的EMI问题,建议改为EMC。
 
信号换层
 
信号换层无法避免,那换层时回流路径怎么破?
 
a,信号换层时,最好不要改变参考层。在这种情况下,返回路径无需换层,即信号的换层对其返回路径没有影响。
 
b,信号换层时,最好不要改变参考层的网络属性。虽然参考层发生了改变,但如果同为GND或电源属性,可利用附近的GND或电源的过孔实现返回路径的通路(这个也正是说明了换层处加地孔的原因)虽然这个过程发生了阻抗的变化,但由于过孔的尺寸较小,容性、感性寄生部分较低,过孔本身产生的阻抗变化可以忽略,因此对返回路径的影响不大。如果网络属性发生了改变,,返回路径就只能借助平面耦合电容或单板上的电源耦合电容,且两参考层之间存在层间阻抗。同时会不可避免的产生一些压降,信号发生畸变。
 
注意:在信号过孔附近增加的同属性的过孔,一般要求该过孔与信号过孔的距离不要太远,50mil以内是比较合适的。同时当很多信号换层时,主要添加多一些过孔,这些过孔同时不应太近,避免信号回路上产生串扰。
信号换层
c,如果换层前后两参考层网络属性不同,那就只能尽量要求两参考层相距较近,以减少层间阻抗和返回路径上的压降了。
 
对于设计者来说,当然是以不跨分割,不换层为最好的。
 
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