外观
了解回流路径
回流路径(return current path)设计是PCB设计中的核心问题之一,涉及信号完整性、电源完整性和EMI性能。
回流路径是电流从负载返回电源的路径。当信号从驱动器传输到接收器时,电流会通过信号线流向负载,然后通过地平面、电源平面或其他导体返回电源,形成完整的回路。回流路径并不是“地”的专属概念,它可以是地平面、电源平面,甚至是相邻的信号线(例如差分信号的回流路径)。
回流类型
地回流路径:电流通过地平面返回电源,适用于单端信号传输,地平面通常具有较低的阻抗,能够提供稳定的回流路径,需注意地平面完整,避免分割导致回流路径不连续。
电源回流路径:电流通过电源平面返回电源,适用于差分信号或某些高速信号,电源平面和地平面之间可以通过去耦电容形成高频回流路径,需要注意电源平面的噪声问题。
设计原则
最小回流路径:回流路径应尽可能短,以减小环路面积,降低辐射和感应噪声。
连续平面:尽量使用连续的地平面或电源平面,避免分割平面导致回流路径不连续。
避免跨分割:信号线不应跨越平面分割区,否则回流路径会绕行,增加环路面积和EMI。
差分信号:差分信号的回流路径相互抵消,能有效减少EMI。
跨平面分割
在PCB设计中,参考平面可能会被分割(例如模拟地和数字地的分割),此时,信号线跨越参考平面的分割区域,会导致回流路径不连续,回流路径被迫绕行,路径变长,环路面积增大,可能产生辐射噪声。
解决方案:
尽量避免参考平面的分割。
如果必须分割,确保信号线不跨越分割区域。
高速信号在分割区域附近放置桥接电容,一般采用100nF,不可使用0Ω电阻。在高频下,电容的阻抗非常低,能够有效传递高频信号。为高频回流电流提供低阻抗路径。