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PCB布线:EMI和信号完整性,返回电流问题

作者: 编辑: 来源: 发布日期:2019-09-02

如果我接受了任何EMI / SI课程,那么尽量减少返回循环。您可以从一个简单的声明中处理许多EMI / SI指南。


       然而,没有或者甚至没有看过Hyperlynx或任何类型的完整RF模拟工具......我有点难以想象我需要专注于什么。我的知识也完全基于书籍/互联网...不正式或基于与专家的太多讨论,所以我可能有奇怪的概念或差距。

正如我想象的那样,我有一个返回信号的两个主要组件。第一种是低频(DC-ish)返回信号,一般如您所期望的那样......沿着通过电力网/平面的最低电阻路径。

       第二个分量是高频返回信号,它试图跟随地平面上的信号轨迹。如果你从四层板(信号,接地,电源,信号)上切换层从顶层到底层,我知道它会尝试通过绕道从地平面跳到电源层。通过最近的可用路径(最近的去耦帽,希望......哪个HF也可能是短的)。

       我想如果你将这两个元件放在电感方面,那么它真的是一样的(接近直流电阻是最重要的,在HF较低的电感意味着沿着迹线下方)......但是我更容易想象它们分别作为两种不同的模式来处理。

如果到目前为止我没问题,那么它如何在具有两个相邻平面的内部信号层上工作?


我有一个6层板(信号,地,电源,信号,地,信号)。每个信号层都有一个完全不间断的相邻接地层(显然除了过孔/孔)。中间信号层还具有相邻的电源平面。电源平面分为几个区域。我试图将其保持在最低限度,但我的5V分割例
如采用围绕板外部的大厚“C”形状。
其余大多数是3.3V,大部分BGA下的1.8V区域,在其中心附近有一个非常小的1.2V区域。

(1)即使我专注于确保信号通过地平面有良好的返回路径,我的分离式电源平面是否会引起我的问题?(2)低频返回路径是否会在我的“C”形5V平面分离上造成很大的弯曲?(我一般认为不......?)

我可以想象,两个具有几乎相等电感的不间断平面可能会引起返回电流在两者中流动......但我的猜测是,电源平面上所需的任何重大绕行都会使返回信号严重偏向地平面。

(3)此外,中间层和底层共享相同的地平面。问题有多大?我直观地猜测,直接在彼此之上共享相同接地回路的走线会比同一层上的简单相邻走线耦合干扰更多。我是否需要在那里努力工作以确保不会发生?

我怀疑可能会有“一般情况下,但是如果没有模拟它你就无法知道”评论即将来临......让我们假设我一般都在说话。

编辑:哦,我只是想到了什么。穿过电源平面会为带状线分裂螺旋线的阻抗吗?我可以看到理想的走线阻抗如何更低,部分取决于有两个平面......如果一个被打破,这可能是一个问题......?

编辑编辑:好的,我已经部分回答了关于在信号层之间共享平面的问题。趋肤效应深度可能主要限制信号到飞机自身的一侧。(1/2 Oz铜= 0.7密耳,50MHz的皮肤深度为0.4密耳,0.2密耳@ 200MHz ..因此65MHz以上的任何东西都应该贴在飞机的一侧。我主要担心的是200MHz DDR2信号,但是<65MHz那个组件可能仍然是个问题)

 

 

我想你是在正确的道路上,有几个笔记,

1)在两个平面之间存在信号迹线时,返回电流将在两个平面之间分开,即使其中一个平面被分开。返回电流不能“看到未来”并提前决定返回哪个飞机。它将返回到迹线的上方和下方,直到它看到分裂处,这就是“哦废话!” 并通过可能导致您的FCC测试失败而向您付款。因此,您希望避免在平面拆分上运行跟踪,即使另一个相邻平面未拆分也是如此。您可以使用电容器来处理分裂,但这种类型的解决方案并不理想。我专注于始终避免在相邻平面上的平面上运行轨迹。

2)直流信号上的宽回路并不重要。

3)您询问了共享同一平面的两个信号层。通常,如果做得好,这不是什么大问题。许多人所做的是使用其中一层作为“水平”信号层而另一层作为“垂直”信号层,因此返回电流彼此正交。为每个平面布置两个信号层是很常见的,并使用这种水平/垂直技术。要记住的最重要的事情是不要更改参考平面。你的设置可能有点棘手,因为从底层到第四层增加了另一个返回平面。更典型的6层板是

1)ASignalHor 2)GND 3)ASignalVer 4)BSignalHor 5)POWER 6)BSignalVer

如果你需要更小的附加平面,比如在微观下,这些通常会被放置在其中一个信号层上。如果您需要使用更多的电源平面,您可能需要考虑使用10层以上。

4)平面间距很重要,并且会对性能产生巨大影响,因此您应该将其指定给板房。如果你采用我上面提到的示例6层叠加,间距为.005 .005 .040 .005 .005(而不是层间距离相等的标准叠层)可以提高一个数量级。它使信号层保持靠近其参考平面(较小的环)。

 

 

 





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