高速電路之信號(hào)回流路徑分析
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3．4 不完整的參考層對(duì)信號(hào)的影響
理想的參考層應(yīng)該為其鄰近信號(hào)層上的信號(hào)路徑提供完美的返回路徑，理想的參考層應(yīng)該是一個(gè)完整的實(shí)體平面。但實(shí)際系統(tǒng)中，并不存在這樣的實(shí)體平面，比如一個(gè)參考平面可能被分配給多個(gè)電源網(wǎng)絡(luò)，那么實(shí)心板就被撕裂成幾個(gè)小的部分。類似這種參考平面遭到破壞的情況下，如果鄰近的信號(hào)層上的信號(hào)跨越分割實(shí)體的縫隙，則信號(hào)返回路徑就會(huì)繞過參考平面上的縫隙，將帶來很多問題。如圖5所示，信號(hào)線跨越參考平面上的縫隙，其返回電流將會(huì)繞過縫隙，形成一個(gè)大的電流環(huán)路，因有縫隙存在，使信號(hào)返回路徑和信號(hào)路徑之間的距離發(fā)生變化，將導(dǎo)致信號(hào)走線的阻抗突變，引起信號(hào)來回的反射，如圖6所示，信號(hào)邊沿出現(xiàn)過沖現(xiàn)象，形成振鈴信號(hào)，信號(hào)質(zhì)量嚴(yán)重降低；過沖現(xiàn)象豐富了諧波頻率的能量，使得RF輻射增大。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/175849.htm
綜上所述，對(duì)信號(hào)回流路徑的規(guī)劃和對(duì)信號(hào)線的規(guī)劃同等重要，這兩者之間的關(guān)系對(duì)信號(hào)完整性和電磁兼容性起著至關(guān)重要的作用。
4 結(jié)語
在低速網(wǎng)絡(luò)中，之所以不考慮信號(hào)返回路徑，就是認(rèn)為所有的電流都將匯合到“地”這個(gè)無窮大的容器。認(rèn)為“地”就是一個(gè)等勢體，因此不關(guān)心其中的電流流動(dòng)。在高頻時(shí)，這就是一個(gè)錯(cuò)誤的觀點(diǎn)。因此將地線嚴(yán)格的定義為：“信號(hào)流回源的低阻抗路徑”。該定義突出了電流的流動(dòng)，當(dāng)電流流過有限阻抗時(shí)，必然導(dǎo)致電壓降，從而反映實(shí)際地線上的電位情況。因此在設(shè)計(jì)高速電路的過程中，要丟掉“地”的概念，像對(duì)待信號(hào)路徑一樣對(duì)待返回路徑。
對(duì)于高速信號(hào)而言，將沒有“地”這一說法。要實(shí)現(xiàn)高速信號(hào)傳輸，就必須要有信號(hào)路徑和信號(hào)返回路徑，而信號(hào)的返回電流總是尋找阻抗值最低的路徑返回，而在PCB上的返回路徑就是參考平面或信號(hào)路徑周圍的其他導(dǎo)體，若是沒有很好的返回路徑，那么自由空間就成為了信號(hào)的返回路徑，這就帶來了嚴(yán)重的EMC問題。信號(hào)返回路徑與信號(hào)線阻抗存在直接關(guān)系，因此信號(hào)返回路徑的不確定性可能會(huì)導(dǎo)致信號(hào)線阻抗突變，引起信號(hào)線上信號(hào)的來回反射，使信號(hào)形成振鈴，嚴(yán)重降低信號(hào)的質(zhì)量，造成信號(hào)失真、時(shí)序錯(cuò)亂等嚴(yán)重的問題，加深RF輻射，降低電路抗干擾能力等。因此要提高信號(hào)的質(zhì)量和減小RF輻射，提高電路抗干擾能力，其中之一的解決辦法就是，控制信號(hào)的回流路徑，使其盡量的平行且靠近信號(hào)線，一般都是提供一個(gè)相對(duì)完整的參考層。
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