返回電流及其與通孔的關(guān)系

在多層板中，由于不止一個(gè)地平面，我們一定要仔細考慮返回地電流從哪里回流問(wèn)題。

圖5.2舉例說(shuō)明了返回電流流向的基本原則：高帶返回信號電流沿著(zhù)最小的電感路徑前進(jìn)。

如果我們設想圖5.2中的地平面多于一個(gè)，對于哪個(gè)地平面承載返回信號電源，就會(huì )有一個(gè)選擇問(wèn)題。這個(gè)難題的解決辦法是：返回信號電流在最靠近信號線(xiàn)的地平面上，直接沿著(zhù)信號走線(xiàn)下面的一條路徑。

仍然參考圖5.2，讓門(mén)電路A的地線(xiàn)引腳穿透所有的地平面，與每個(gè)地平面相連。對電阻B做同樣的接地。如圖所示，距離信號走線(xiàn)最近的地平面承載了所有的返回信號電流。

現在高速信號走線(xiàn)路徑，選擇兩個(gè)內層地之間進(jìn)行走線(xiàn)?，F在兩個(gè)內層地分擔返回電流，大部分返回電流流經(jīng)最靠近的地層。

因為門(mén)電路A和電阻B與每個(gè)地平面都有連接，返回信號電流可以很容易地流到內層、對地層進(jìn)行高速后的路徑，其電感與最初路徑的電感相近，因為它們有相似的拓撲。

接下來(lái)，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。因此可以得出結論，兩種結構的電磁輻射將是相等的。

這個(gè)聯(lián)系的一個(gè)有趣結果是，內層走線(xiàn)的輻射小于或不大于外層走線(xiàn)的輻射。對于造近板子邊沿的走線(xiàn)，這是非常正確的。由于地平面平行于磁通量產(chǎn)生的軸線(xiàn)，因此幾乎沒(méi)有磁性屏蔽。

現在，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(xiàn)，一半走線(xiàn)沿著(zhù)頂層。然后通過(guò)一個(gè)通孔進(jìn)到內層。從兩個(gè)地平面之間的內層走完到B的線(xiàn)路。返回地電流從哪里流呢？

在信號從一層跳到另一層的這個(gè)點(diǎn)，返回信號電流沒(méi)有跳躍的路徑！除了位置A和B。我們沒(méi)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(zhù)信號走線(xiàn)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)現一個(gè)規律，即無(wú)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電流預期的路徑，還將產(chǎn)生更多的串擾。

應該記住，對于返回信號電流的平面跳躍問(wèn)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(xiàn)的返回電流不在平面之間跳躍。這可以通過(guò)限制每條走線(xiàn)從一開(kāi)始就保持在同一層上來(lái)實(shí)現。

2、限制走線(xiàn)，使它一開(kāi)始就保持在離地平面最近的一面上。這條規則允許使用正常的水平和垂直走線(xiàn)層對的方法。它的效果幾乎和第1種方法一樣。

3、在每個(gè)信號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(wú)論一個(gè)信號通孔在哪里，它的返回電流將不用轉移很遠去找一個(gè)地方躍層。

不要使用保護走線(xiàn)提供一條鄰近的返回電流路徑。這種思路從理論上講不錯，但在實(shí)踐中沒(méi)有效果。首先，除非距離信號線(xiàn)非常近，否則保護走線(xiàn)不起任何作用。

其次，一旦保護走線(xiàn)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(xiàn)的阻抗了。

第三個(gè)原因是，在沒(méi)有其他改變情況下，為了提供足夠低的阻抗，保護走線(xiàn)一定要非常、非常寬。

在指定了使用一個(gè)完整地平面后，保護走線(xiàn)除了引起麻煩之外沒(méi)有任何用處。