資料介紹
在走線路徑上使用通孔(via),是任何高速傳輸技術(shù)極關(guān)切的課題,因?yàn)樗鼤?huì)產(chǎn)生電磁干擾和串音。此外,在分離的平面之間,絕不能發(fā)生互相重迭(overlay),這是PCB 電路設(shè)計(jì)者最關(guān)心的問(wèn)題之一。本文將介紹多層通孔、跳接、接地走線的概念及其之間關(guān)系,與各種分離平面的布線技巧,并說(shuō)明可隔離電源和接電平面的鐵粉芯(ferrite)材質(zhì)之效能特性。多層通孔
當(dāng)要將頻率(clock)訊號(hào)或高威脅性訊號(hào)由來(lái)源端繞線(routing)至負(fù)載端時(shí),通常會(huì)
經(jīng)過(guò)走線(trace)到達(dá)一個(gè)繞線平面(routing plane),例如:X 軸,然后經(jīng)過(guò)相同的走線到達(dá)另一個(gè)平面----例如:Y 軸。而且假設(shè)每一個(gè)走線是與一個(gè)射頻回傳路徑(RF return path)緊鄰,則沿著全部的走線路徑,就可以與共模射頻電流(common-mode RF current)緊密耦合。不過(guò),在實(shí)務(wù)上,這種假設(shè)只有一部份是正確的。
當(dāng)一個(gè)訊號(hào)走線從一電路層跳至另一電路層時(shí),射頻回傳電流應(yīng)該沿著走線路徑流動(dòng)。
當(dāng)一個(gè)走線在兩個(gè)平面結(jié)構(gòu)之間,穿過(guò)一個(gè)PCB 時(shí),通常會(huì)將它們視為電源平面和接地平面,或者說(shuō)這兩個(gè)平面具有相同的電位,而回傳電流在這兩個(gè)平面之間共享。回傳電流唯一可以在這兩個(gè)平面之間跳接(jump),是在去耦合電容的位置上。如果這兩個(gè)平面具有相同的電位,例如:0V(參考電壓),則射頻回傳電流將會(huì)在連接兩平面的通孔處發(fā)生跳接,而此通孔是供給一個(gè)組件使用。
當(dāng)從一個(gè)水平層跳接至一個(gè)垂直層,射頻回傳電流是無(wú)法完全如此跳接的。這是因?yàn)樵?BR>走線路徑上,有一個(gè)「不連續(xù)(discontinuity)」,那就是通孔。回傳電流現(xiàn)在必須尋找一個(gè)替代的低電感(阻抗)路徑,如此才能完成它的回路。這個(gè)替代路徑可能不在通孔旁邊,結(jié)果,在訊號(hào)走在線的射頻電流可能會(huì)耦合至其它電路中,并產(chǎn)生串音(crosstalk)和電磁干擾的問(wèn)題。下列的設(shè)計(jì)技巧,能夠有效地減少因?yàn)殡娐穼又g的跳接所產(chǎn)生的串音和電磁干擾問(wèn)題:
1. 首先,只在一個(gè)繞線層對(duì)所有的頻率訊號(hào)和高威脅性訊號(hào)做繞線,也就是說(shuō):X 軸
和Y 軸回路都是在相同的平面上。PCB 電路設(shè)計(jì)者可能會(huì)放棄這個(gè)技巧,因?yàn)樗鼛?BR>乎無(wú)法支持「自動(dòng)繞線(autorouting)」。
2. 一個(gè)固定的射頻回傳路徑必須緊鄰繞線層。而且,不因?yàn)槭褂猛谆蜃呔€跳接到另
一個(gè)繞線平面,而造成回路不連續(xù)。
如果必須在水平和垂直的繞線平面之間,使用一個(gè)通孔來(lái)繞線,設(shè)計(jì)者必須在每一個(gè)通
孔位置使用接地通孔(率先將接地通孔應(yīng)用到PCB 的人是W. Michael King),訊號(hào)軸是在這些位置上跳接的。接地通孔的電位永遠(yuǎn)是0V
當(dāng)要將頻率(clock)訊號(hào)或高威脅性訊號(hào)由來(lái)源端繞線(routing)至負(fù)載端時(shí),通常會(huì)
經(jīng)過(guò)走線(trace)到達(dá)一個(gè)繞線平面(routing plane),例如:X 軸,然后經(jīng)過(guò)相同的走線到達(dá)另一個(gè)平面----例如:Y 軸。而且假設(shè)每一個(gè)走線是與一個(gè)射頻回傳路徑(RF return path)緊鄰,則沿著全部的走線路徑,就可以與共模射頻電流(common-mode RF current)緊密耦合。不過(guò),在實(shí)務(wù)上,這種假設(shè)只有一部份是正確的。
當(dāng)一個(gè)訊號(hào)走線從一電路層跳至另一電路層時(shí),射頻回傳電流應(yīng)該沿著走線路徑流動(dòng)。
當(dāng)一個(gè)走線在兩個(gè)平面結(jié)構(gòu)之間,穿過(guò)一個(gè)PCB 時(shí),通常會(huì)將它們視為電源平面和接地平面,或者說(shuō)這兩個(gè)平面具有相同的電位,而回傳電流在這兩個(gè)平面之間共享。回傳電流唯一可以在這兩個(gè)平面之間跳接(jump),是在去耦合電容的位置上。如果這兩個(gè)平面具有相同的電位,例如:0V(參考電壓),則射頻回傳電流將會(huì)在連接兩平面的通孔處發(fā)生跳接,而此通孔是供給一個(gè)組件使用。
當(dāng)從一個(gè)水平層跳接至一個(gè)垂直層,射頻回傳電流是無(wú)法完全如此跳接的。這是因?yàn)樵?BR>走線路徑上,有一個(gè)「不連續(xù)(discontinuity)」,那就是通孔。回傳電流現(xiàn)在必須尋找一個(gè)替代的低電感(阻抗)路徑,如此才能完成它的回路。這個(gè)替代路徑可能不在通孔旁邊,結(jié)果,在訊號(hào)走在線的射頻電流可能會(huì)耦合至其它電路中,并產(chǎn)生串音(crosstalk)和電磁干擾的問(wèn)題。下列的設(shè)計(jì)技巧,能夠有效地減少因?yàn)殡娐穼又g的跳接所產(chǎn)生的串音和電磁干擾問(wèn)題:
1. 首先,只在一個(gè)繞線層對(duì)所有的頻率訊號(hào)和高威脅性訊號(hào)做繞線,也就是說(shuō):X 軸
和Y 軸回路都是在相同的平面上。PCB 電路設(shè)計(jì)者可能會(huì)放棄這個(gè)技巧,因?yàn)樗鼛?BR>乎無(wú)法支持「自動(dòng)繞線(autorouting)」。
2. 一個(gè)固定的射頻回傳路徑必須緊鄰繞線層。而且,不因?yàn)槭褂猛谆蜃呔€跳接到另
一個(gè)繞線平面,而造成回路不連續(xù)。
如果必須在水平和垂直的繞線平面之間,使用一個(gè)通孔來(lái)繞線,設(shè)計(jì)者必須在每一個(gè)通
孔位置使用接地通孔(率先將接地通孔應(yīng)用到PCB 的人是W. Michael King),訊號(hào)軸是在這些位置上跳接的。接地通孔的電位永遠(yuǎn)是0V
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