主营产品:静电放电发生器静电放电枪雷击浪涌发生器群脉冲发生器数显维氏硬度计标准光源箱
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EMC设计中信号回流的重要性


   任何注入到系统中的电流*终都要回到源端。因此,信号不仅仅是在信号线上传播,同时也是在参考平面上传播,如下图所示。所以保持参考平面的完整和低阻抗,与保持信号线的完整和低阻抗对系统同样重要。


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信号在信号线和参考平面上传送
在传统的低速设计中,系统中的回路电流沿着*小的电阻路径回流,而在高速系统中,电流沿着*小的阻抗回路回流。在高频下,回路的电感表现出的感抗远远大于其本身的电阻值,因此*小阻抗路径也就是*小电感的路径。通常情况下,*小电感的路径就在信号线的正下方,如下图:


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高频回流电流沿*小电感路径回流
我们把提供给信号线回路电流的媒介称作参考平面。在实际系统中,参考平面可以用VCC,也可以用GND,重要的一点是要保证参考平面的连续性。一对差分信号之间可以互为参考,它们对参考平面的依赖没有那么强。
如果在PCB上,信号的参考平面出现较大的不连续区域,如一条沟壑,那么在这个沟壑处,信号的回路电流无法通过紧贴信号走线线面的路径传送,而是必须绕开这个沟壑。这样就给回流路径增加了感抗,使得接收端信号的高频分量衰减严重,甚至出现台阶。如下图:


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回路不连续
在设计中尽量不要让信号的回路中存在沟壑,如果沟壑是不可避免的,可以在沟壑的两端放置一些去耦电容,构成一个跨越沟壑的交流通路,提供给高速的回路电流。
另一种常见的回路不连续的情况是信号在不同参考平面之间切换,同样会给电源系统引入噪声。下图所示为4层PCB结构,信号首先在**层传输,然后通过一个过孔转到第四层继续传输,**层和第三层为参考平面。当信号在**层时,回路电流在信号路径对面的参考层**层传播,当信号在第四层时,回路电流同样在信号路径对面的参考层第三层传输。那么当信号穿过信号过孔时,回路电流如何从第三层传到**层呢?

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信号切换参考平面
如果参考平面之间没有直流通路,回路电流只能通过两个平面之间的容性耦合传递。在下图中,我们可以清楚的看到回路电流是如何从第三层耦合到**层的。


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 回路电流通过平面之间的容性耦合传递
由于平面之间的耦合程度有限,回路电流在跃迁过程中,将遇到较大的阻抗。因此回路电流在这里将在两个平面上产生一个感应噪声,传播到系统的其他地方。由于这个噪声非常类似于地弹噪声,因此又将其称为回路地弹。那么,如何减小回路地弹噪声呢?
如果这两个平面具有同样的电势,例如它们都是地平面,那么*直接有效的方法就是在信号过孔附近加上几个地过孔,直接连接两个平面,如下图所示,使回路电流就近通过这几个过孔,保持回路的连续性。

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 利用地过孔减小回路电感
如果这两个平面的电势不一样,例如一个是VCC,另一个是GND,那么要减弱这个回路地弹噪声对电源系统造成的影响,两个平面之间增加一些去耦电容,为回路电流提供一个低阻抗的瞬态交流回路。
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