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一文讀懂PCB中的平面跨分割技術

PCB線路板打樣 ? 來源:硬件十萬個為什么 ? 作者:硬件十萬個為什么 ? 2019-11-26 15:53 ? 次閱讀

PCB設計過程中,由于平面的分割,可能會導致信號參考平面不連續。對于低低頻信號,這個問題可能并不大,但在高頻數字系統中,高頻信號以參考平面作返回路徑,即回流路徑,如果參考平面不連續,信號跨分割,就會帶來諸多問題,如EMI、串擾等。這種情況下,需要對分割進行縫補,為信號提供較短的回流通路,其常見的處理方式有添加縫補電容和跨線橋接:

A、縫補電容(Stiching Capacitor)。通常在信號跨分割處擺放一個0402或者0603封裝的瓷片電容。容值在0.01uF或者是0.1uF。如果空間允許,可以多添加幾個這樣的電容,同時盡量保證信號線在縫補電容200mil范圍內,距離越小越好。而電容兩端的網絡分別對應信號穿過的參考平面的網絡,見上圖中電容兩端連接的網絡。下圖所示為用兩種顏色高亮兩種不同網絡:

B、跨線橋接。常見的就是在信號層對跨分割的“信號包地處理”,也可能包的是其他網絡的信號線,這個“包地線”要盡量粗。這種處理方式參考下圖。


在此補充說明一下跨分割常見的產生方式。

1、在一塊單板上,可能有很多的電源要處理,而電源平面的數量有限;綜合考量后,只好在電源平面上動刀了。有時可能干凈利索、一刀兩斷,而有時避免不了藕斷絲連,可能犧牲的只是不怎么關鍵的信號,但還是要補救的。如果在PCB中,你做了分割處理,就查一下信號線,不然會有問題發生。

2、上面的狀況不易被忽視,但還有一種情況可能會被忽視。例如導孔過于密集,導致平面割斷。畢竟導孔也是占空間的,多了就會把下面給占了,造成"割斷量"。這種情況,就需要自己前期設置好規則,后期細心檢查。

時鐘、復位、100M以上信號以及一些關鍵的總線信號不能跨分割,需要至少有一個完整平面,優選GND平面。時鐘信號、高速信號和敏感信號禁止跨分割;差分信號必須對地平衡,避免單線跨分割。(盡量垂直跨分割)

所有信號的高頻返回途徑都直接位于相鄰層信號線的正下方。在信號下面設置一個實體層可以顯著減少信號完整性和時序問題,這個實體層可以為該信號提供直接回路。當走線與層分割交叉不可避免時,應使用一個0.01uF回路電容。當使用回路電容時,應盡可能靠近信號線與層分割的交叉點布置回路電容。

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