信號(hào)回流路徑:return current。
信號(hào)回流路徑,即return current。高速數(shù)字信號(hào)在傳輸時(shí),信號(hào)的流向是從驅(qū)動(dòng)器沿PCB傳輸線到負(fù)載,再由負(fù)載沿著地或電源通過(guò)最短路徑返回驅(qū)動(dòng)器端。這個(gè)在地或電源上的返回信號(hào)就稱信號(hào)回流路徑。Dr.Johson在他的書(shū)中解釋?zhuān)哳l信號(hào)傳輸,實(shí)際上是對(duì)傳輸線與直流層之間包夾的介質(zhì)電容充電的過(guò)程。SI分析的就是這個(gè)圍場(chǎng)的電磁特性,以及他們之間的耦合。
PCB上每個(gè)從transceiver出發(fā)到receiver的信號(hào)必須最終回到transceiver一端,任何信號(hào)都需要這個(gè)回流路徑。如果把驅(qū)動(dòng)芯片發(fā)出信號(hào)的那個(gè)pin腳視作電壓源的正極,把驅(qū)動(dòng)芯片的GND腳視為電壓源的負(fù)極,把接收芯片收到信號(hào)的那個(gè)pin腳視為負(fù)載的一級(jí),把接收芯片的GND腳視為負(fù)載的另一級(jí),整個(gè)信號(hào)回路就可以視為我們最常見(jiàn)的電壓源驅(qū)動(dòng)的負(fù)載電路。也就是說(shuō),在驅(qū)動(dòng)和接收芯片的GND腳之間,存在電流流動(dòng)。這個(gè)電流流動(dòng)就構(gòu)成了地電平面上的信號(hào)回流路徑。——摘自百度百科
參考層:
參考層是信號(hào)電流的回流路徑,理想的參考層可以提供最短的回流路徑,保證實(shí)際做出來(lái)的PCB阻抗和計(jì)算出來(lái)的阻抗一致,達(dá)到阻抗匹配的目的。計(jì)算阻抗時(shí),一般最外層是微帶線(microstrip)模型,即參考層是與它相鄰的那一層平面。內(nèi)層線是帶狀線(stripline)模型,參考層是與它相鄰的兩層。在交付PCB廠家時(shí),需要指定相應(yīng)的參考層,廠家會(huì)按照相應(yīng)的模擬去計(jì)算阻抗。參考層是電流的回流路徑,不是為了做電磁屏蔽。——摘自百度知道
為什么電源層可以跟地層一樣作為參考層?
電源平面與地平面之間會(huì)有平板電容及去耦電容,這些電容在高頻時(shí)阻抗極低,所以電源層與地層高頻時(shí)幾乎等電位,所以電源層也可以是參考迴路。如果在芯片內(nèi)部信號(hào)參考的是電源,那么在PCB上參考電源會(huì)比較好,但多數(shù)芯片設(shè)計(jì)中高速信號(hào)都是參考地,所以在很多高速信號(hào)的設(shè)計(jì)指導(dǎo)當(dāng)中都推薦參考地,雖然在高頻帶電源去耦電容顯低阻抗特性,電源與地表現(xiàn)為等電位,但由于去耦電容位置擺放的問(wèn)題可能會(huì)增大信號(hào)的回流面積,從而影響信號(hào)質(zhì)量,所以對(duì)于多數(shù)高速信號(hào),參考地位比較好的選擇。如果信號(hào)參考的是電源層,那么在電源平面上會(huì)有信號(hào)的反向瞬態(tài)回流,這個(gè)回流目的地就是相應(yīng)的TX芯片地pin腳,那么它唯一的可能就是經(jīng)過(guò)最近的去耦電容回到地平面上。如果去耦電容擺放的位置離地PIN腳較遠(yuǎn)同時(shí)去耦電容以及布線本來(lái)也有寄生電感效應(yīng),自然回流的返回路徑就會(huì)有比較大的感抗,這時(shí)候可以理解為電磁波在傳輸過(guò)程中遇到較大的阻礙,高頻部分尤為明顯,表現(xiàn)為信號(hào)邊沿變緩甚至產(chǎn)生臺(tái)階,從而影響信號(hào)時(shí)序問(wèn)題。——摘自EDA365
調(diào)節(jié)走線
電路板設(shè)計(jì)者通過(guò)走線的長(zhǎng)度來(lái)控制信號(hào)的時(shí)序。通過(guò)增加走線的長(zhǎng)度,可以增加走線的傳播時(shí)間(以 ns/in 為單位)。如果我們需要某段走線有一個(gè)固定的延時(shí),可以通過(guò)調(diào)整走線長(zhǎng)度來(lái)實(shí)現(xiàn)。這個(gè)過(guò)程通常稱為調(diào)節(jié)走線。用這種方法調(diào)整時(shí)序有兩個(gè)要求:a)對(duì)信號(hào)在我們感興趣的走線上的傳播速度有精確的了解;b)能夠調(diào)整走線的長(zhǎng)度。通常用“蛇形”走線。
一些工程師擔(dān)心這些調(diào)節(jié)方法會(huì)引起EMI(電磁干擾)輻射。在實(shí)踐中只要注意以下幾點(diǎn),還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)過(guò)任何的EMI輻射問(wèn)題。這些注意事項(xiàng)包括:a)每條走線都有一個(gè)單獨(dú)的參考層;b)調(diào)節(jié)僅限于帶狀線信號(hào)層。不過(guò)在很多情況下,也會(huì)調(diào)節(jié)微帶線層的走線(注意幾乎所有計(jì)算機(jī)的主板)。但是如果確實(shí)擔(dān)心調(diào)節(jié)引起EMI問(wèn)題,那就把調(diào)節(jié)僅限制在電路板內(nèi)部的層上,這樣可以保證幾乎不會(huì)帶來(lái)輻射問(wèn)題。——《信號(hào)完整性與PCB設(shè)計(jì)》【美】Douglas Brooks 著 劉雷波 趙巖譯
PCB制作——Solder層和Paste層
Solder層:焊接層,用來(lái)敷綠油等阻焊材料,從而防止不需要焊接的地方沾染焊錫。這層露出所有需要焊接的焊盤(pán),并且開(kāi)孔會(huì)比實(shí)際焊盤(pán)要大。這一層需要提供給PCB廠。Solder層其實(shí)是為了阻止在這個(gè)區(qū)域內(nèi)蓋綠油,如果想在這個(gè)區(qū)域露出銅,則可以在此區(qū)域上話Top層或Bottom層,然后以相同尺寸再加一層Solder層。
Paste層:焊膏層(solder paste焊膏),用來(lái)制作印刷錫膏的鋼網(wǎng)。這層只需露出所有需要貼片焊接的焊盤(pán),并且開(kāi)孔會(huì)比實(shí)際焊盤(pán)小,這一層不需要提供給PCB廠(除非需要制作鋼網(wǎng))。