電磁干擾講座:傳輸技術(shù)多層通孔和分離平面的概念

當PCB內出現分離平面(split plane)時(shí)，共同的接地平面必須直接位于離散濾波組件下方。所有訊號走線(xiàn)必須緊鄰此接地平面；而此濾波組件正是所謂的「橋接器(bridge)」。如此設計的優(yōu)點(diǎn)是：可以維持0V參考(映像)平面的完整性。這是控制高頻EMI所必需的，還可以提供一個(gè)最佳的射頻回傳路徑。

為什么不能使用電感呢？這從附圖四中，可以得到答案。在直流電壓或低頻訊號的范圍內，鐵粉芯的阻抗趨近于0，這對直流電壓和低頻訊號而言，可以忽略不計，亦即，鐵粉芯導線(xiàn)好像不存在一樣。但當達到高頻的范圍時(shí)，在供電線(xiàn)路中會(huì )產(chǎn)生射頻電流，此時(shí)，鐵粉芯的電阻會(huì )持續增加，阻抗也因此直線(xiàn)上升。直到某個(gè)特定的頻率值，鐵磁材質(zhì)停止作用，阻抗也維持在最高值，不再變化。這是像鐵粉芯這種鐵磁材料所特有的物理特性。本質(zhì)上，鐵粉芯具有一個(gè)大的射頻電阻，可以阻絕射頻能量在兩個(gè)分離區域之間傳輸。而電感具有一個(gè)大的電感值(L)，它的感抗(inductive reactance)值是jωL。但在傳輸路徑上，感抗是最不被歡迎的。在電感兩端會(huì )存在寄生電容，而且，在電感線(xiàn)圈和0V參考平面之間也會(huì )有電容存在。由于L和C的作用，于是一個(gè)諧振(resonant)電路就這樣產(chǎn)生了。藉此，在達到某個(gè)特定頻率時(shí)，射頻電流可以在兩個(gè)隔離區域之間流動(dòng)，而這些射頻電流會(huì )影響電路的正常功能。因此，供電線(xiàn)路或高頻電路必須經(jīng)過(guò)鐵粉芯過(guò)濾。

圖三：各種不同的分離平面

如果一個(gè)分離平面只包含低頻電路(模擬)，而另一個(gè)分離平面具有高頻的交換電路(數字)，這時(shí)通常需要使用鐵粉芯將它們之間的電源平面和接地平面隔離。不過(guò)，這得依照產(chǎn)品的功能和廠(chǎng)商對電源和平面隔離的需要而定。當不允許高頻能量在兩區域之間傳輸時(shí)，才需要使用這種技術(shù)。如果兩區域都僅包含低頻組件，而且不會(huì )受到高頻的射頻能量之威脅(例如：因高速切換所產(chǎn)生的噪聲)，則不需要使用鐵粉芯組件，只要使用「單點(diǎn)接地(single-point ground)」(單點(diǎn)共同接地)即可。

圖四：鐵粉芯的效能特性