跨分割換層是否是YES——設計先生之回流設計係列(4)
發布時間:2015-04-15 來源:楊洲 一博科技 責任編輯:sherry
【導讀】在PCBshejishijiyunyongzhong,kongzhidianyuanzaoshengdeguanjianjiushijiangdidianyuanhuiludezukang。benjierangwomenlaitantaoxiawomenshejizhongjingchangyudaodemafanwenti,zhezhongwentiwangwangdailaidejiushidalianggongzuoliangdexiugai,womenkuafengeshifouyunxu,xinhaohuancengshifounenggoujieshouyijiruhegaishantamen?
承前:電源噪聲是由電流回路阻抗和瞬態電流共同作用引起的。在PCB設計實際運用中,控製電源噪聲的關鍵就是降低電源回路的阻抗。所以我們在設計過程中一定要關注電源隱藏的回路。
本節:讓rang我wo們men來lai探tan討tao下xia我wo們men設she計ji中zhong經jing常chang遇yu到dao的de麻ma煩fan問wen題ti,這zhe種zhong問wen題ti往wang往wang帶dai來lai的de就jiu是shi大da量liang工gong作zuo量liang的de修xiu改gai,我wo們men跨kua分fen割ge是shi否fou允yun許xu,信xin號hao換huan層ceng是shi否fou能neng夠gou接jie受shou以yi及ji如ru何he改gai善shan它ta們men?
設she計ji到dao後hou期qi階jie段duan如ru果guo出chu現xian了le重zhong要yao信xin號hao跨kua分fen割ge,那na肯ken定ding就jiu要yao修xiu改gai優you化hua,如ru果guo項xiang目mu密mi度du稍shao微wei大da點dian,我wo們men就jiu得de整zheng上shang個ge以yi天tian來lai計ji算suan的de改gai動dong。在zai避bi免mian發fa生sheng這zhe個ge的de時shi候hou,我wo們men得de先xian來lai分fen析xiwhy?同樣的對於信號換層,換到哪層更好也來分析下。
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跨分割
話說不能腳踏兩隻船,那在PCB設計中該如何了?跨分割到底是怎麼一回事,與返回路徑有關嗎?有什麼壞處?
a,我們設計時在參考平麵跨了分割(以跨同一平麵來解釋,如完整的地平麵有一條間隙),,這使得返回路徑被迫繞道而行,返回路徑與信號路徑之間的阻抗將會比之前的加大,從而造成返回路徑上阻抗的不連續。(當到參考平麵的環路麵積增大的時候,阻抗變大)。
b,我wo們men從cong不bu同tong信xin號hao返fan回hui路lu徑jing重zhong疊die的de情qing況kuang分fen析xi,信xin號hao返fan回hui路lu徑jing上shang是shi會hui有you串chuan擾rao。由you於yu這zhe個ge間jian隙xi的de存cun在zai,許xu多duo與yu之zhi信xin號hao路lu徑jing平ping行xing的de其qi他ta信xin號hao,返fan回hui時shi阻zu抗kang最zui小xiao的de路lu徑jing都dou是shi在zai這zhe個ge間jian隙xi段duan,使shi這zhe裏li成cheng為wei串chuan擾rao的de集ji中zhong點dian。電dian流liu的de交jiao疊die是shi不bu會hui有you串chuan擾rao的de,串chuan擾rao來lai自zi由you於yu信xin號hao路lu徑jing與yu返fan回hui路lu徑jing包bao成cheng的de麵mian積ji增zeng加jia,而er形xing成cheng了le一yi個ge近jin場chang耦ou合he器qi類lei似si的de東dong西xi。
c,我們從EMI角度上看,我們知道當回流信號遇到不連續處時,這個不連續處就會形成一個回路,而回路麵積和EMI有關,這就造成了一個本不存在的EMI問題,建議改為EMC。
信號換層
信號換層無法避免,那換層時回流路徑怎麼破?
a,信號換層時,最好不要改變參考層。在這種情況下,返回路徑無需換層,即信號的換層對其返回路徑沒有影響。
b,信號換層時,最好不要改變參考層的網絡屬性。雖然參考層發生了改變,但如果同為GND或電源屬性,可利用附近的GND或電源的過孔實現返回路徑的通路(這個也正是說明了換層處加地孔的原因)雖然這個過程發生了阻抗的變化,但由於過孔的尺寸較小,容性、感(gan)性(xing)寄(ji)生(sheng)部(bu)分(fen)較(jiao)低(di),過(guo)孔(kong)本(ben)身(shen)產(chan)生(sheng)的(de)阻(zu)抗(kang)變(bian)化(hua)可(ke)以(yi)忽(hu)略(lve),因(yin)此(ci)對(dui)返(fan)回(hui)路(lu)徑(jing)的(de)影(ying)響(xiang)不(bu)大(da)。如(ru)果(guo)網(wang)絡(luo)屬(shu)性(xing)發(fa)生(sheng)了(le)改(gai)變(bian),,返(fan)回(hui)路(lu)徑(jing)就(jiu)隻(zhi)能(neng)借(jie)助(zhu)平(ping)麵(mian)耦(ou)合(he)電(dian)容(rong)或(huo)單(dan)板(ban)上(shang)的(de)電(dian)源(yuan)耦(ou)合(he)電(dian)容(rong),且(qie)兩(liang)參(can)考(kao)層(ceng)之(zhi)間(jian)存(cun)在(zai)層(ceng)間(jian)阻(zu)抗(kang)。同(tong)時(shi)會(hui)不(bu)可(ke)避(bi)免(mian)的(de)產(chan)生(sheng)一(yi)些(xie)壓(ya)降(jiang),信(xin)號(hao)發(fa)生(sheng)畸(ji)變(bian)。
注意:在信號過孔附近增加的同屬性的過孔,一般要求該過孔與信號過孔的距離不要太遠,50mil以內是比較合適的。同時當很多信號換層時,主要添加多一些過孔,這些過孔同時不應太近,避免信號回路上產生串擾。

c,如果換層前後兩參考層網絡屬性不同,那就隻能盡量要求兩參考層相距較近,以減少層間阻抗和返回路徑上的壓降了。
對於設計者來說,當然是以不跨分割,不換層為最好的。
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