高速信號(hào)回流環(huán)路實(shí)際走線分析

1、實(shí)際走線分析：

上面的走線橘色為信號(hào)走線，周?chē)G色（波浪標(biāo)注）為周?chē)?，下方為第二層完整地平面?/p>

從上圖來(lái)看設(shè)計(jì)師的本意是好的，有參考地平面，周?chē)灿邪兀藭r(shí)設(shè)計(jì)正確的話可以保證回流路徑阻抗最小，因?yàn)榭梢詮膬蛇叞鼗亓骱偷仄矫婊亓鳎藭r(shí)可以效果最好。

但是，上面出現(xiàn)的問(wèn)題就是包地并未通過(guò)地孔和地平面連接起來(lái)。具體如下所示：

假設(shè)回流路徑是兩邊包地，信號(hào)流向?yàn)閺挠蚁蜃?，下邊部分包地紅色路徑為回流信號(hào)，此時(shí)回流信號(hào)向右走，但是因?yàn)榍懊鏇](méi)有接地孔，所以信號(hào)返回，尋找最小路徑（圖中下邊白色路徑）；另上邊回流也是，因?yàn)榭拷^(guò)孔處無(wú)接地過(guò)孔，則信號(hào)沿著灰色路線找到最近的接地過(guò)孔，此時(shí)這兩個(gè)不完整的包地，導(dǎo)致了信號(hào)路徑阻抗不是最小，且下邊走線較細(xì)，寄生電感較大，且為一端接地，此時(shí)模型就是一個(gè)天線，很有可能導(dǎo)致“天線輻射能量”，所以有了完整的地平面，包地只是錦上添花的行為，但是一定要注意包地處理不好，有可能導(dǎo)致更為嚴(yán)重的輻射。

最好的解決方法如下：

在兩邊包地線上沿一定距離打上接地/包地過(guò)孔，此時(shí)可以解決回流路徑阻抗增大的問(wèn)題。

2、實(shí)際走線分析

如下圖所示為一組PCIE走線，其中包括三組差分線，發(fā)送、接收和時(shí)鐘參考。如下走線差分線走的沒(méi)有問(wèn)題，但是背部的橫向走線切斷了背面的完整地平面，雖然走線周?chē)怯型暾氐模堑仄矫姹蝗俗呔€破壞嚴(yán)重。如果做高速分析以及實(shí)際測(cè)試驗(yàn)證很久的話，我們都知道完整的地平面是根本，周?chē)刂皇清\上添花的行為，我們以時(shí)鐘來(lái)分析信號(hào)回流。

時(shí)鐘信號(hào)回流分析：

時(shí)鐘信號(hào)是由PCIE主機(jī)給到PCIE從機(jī)的，所以信號(hào)流向是指向左下角的。而此時(shí)的信號(hào)回流路徑包含包地路徑和地平面路徑。

包地路徑很好，信號(hào)直接沿著包地路徑回流沒(méi)有多大問(wèn)題；但是對(duì)于地平面回流就存在問(wèn)題了，所以此時(shí)來(lái)看一下：

假設(shè)地平面回流信號(hào)在未分割處是在信號(hào)下方鏡像回流，但是因?yàn)橄路阶呔€導(dǎo)致地平面被破壞，假設(shè)黃色箭頭指示為地平面回流信號(hào)，當(dāng)遇到分割，則電流沿著分割界面一直走，直到繞過(guò)分割平面，然后再回到信號(hào)路徑鏡像對(duì)應(yīng)面；當(dāng)然也有一條路徑是尋找最近過(guò)孔，如白色路徑，沿著過(guò)孔走頂層，再經(jīng)過(guò)過(guò)孔回到底層參考地，此時(shí)大家發(fā)現(xiàn)一個(gè)很明顯的問(wèn)題那就是路程變長(zhǎng)了（因?yàn)槔@路了），此時(shí)在低頻下沒(méi)有問(wèn)題，但是在高頻下速率很高，一個(gè)簡(jiǎn)單的上升沿就可能導(dǎo)致輻射嚴(yán)重超標(biāo)，而此時(shí)回流路徑變長(zhǎng)，寄生電感增加，感抗變大，很有可能導(dǎo)致嚴(yán)重的EMC問(wèn)題，所以請(qǐng)一定不要這樣做。

所以成本允許的話，對(duì)于這種一定設(shè)計(jì)為四層板，因?yàn)閮蓪影逭娴暮茈y找到一個(gè)完整的地參考平面，哪怕四層板完整的參考地沒(méi)有，但是對(duì)應(yīng)信號(hào)層找出完整的電源平面也是可以的。另外而言，是在不允許，則可以在分割的兩個(gè)地之間連接一個(gè)0歐姆電阻，也就是我們俗稱的“跨接電阻”，就是把兩邊連接起來(lái)，此時(shí)回流信號(hào)直接走我們搭建的“跨街橋”就行，不用繞路，當(dāng)然阻抗就是最小的。
編輯：hfy