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画像平面は、プリント基板（PCB）の内部に配置された銅導体（または他の導体）の層である。これは、電圧平面であってもよく、または回路または信号経路層に隣接する0 V基準平面であってもよい。1990年代には画像平面の概念が広く使われ、現在では業界標準の固有名詞となっている。本文は画像平面の定義、原理と設計を説明する。
画像平面の設計
【図4】共通の部分インダクタンスを有するPCBにおける画像平面である。同図では、信号トレースのRF電流の大部分が接地面に戻り、この接地面は信号トレースの直下に位置する。この戻り「画像」構造では、RF戻り電流は有限インピーダンス（インダクタンス）に遭遇する。この戻り電流は「電圧勾配（傾き）」（単位経路長当たりの電圧変化率）を発生し、「接地ノイズ電圧」とも呼ばれる。接地ノイズ電圧は、接地面の離散コンデンサを通過する信号電流の一部を引き起こす。
典型的なコモンモード電流は、差動モード電流Idmの1／10 n倍（nは10未満の正の整数）である。しかし、コモンモード電流（I 1とIcm）は、差動モード電流（と）よりも多くの放射を生成する。これは、コモンモード無線周波数電流場は加算され、差モード電流場は減算されるからである。
「接地ノイズ電圧」を低減するためには、トレースと最も近い画像平面との間の共通インダクタンス値を増加させる必要がある。これは、画像電流を電流源にマッピングするための戻り電流のための強化された経路を提供することができる。接地ノイズ電圧Vgndの計算式は以下の通りである：
Vgnd=Lg dI2/dt Mgs dI1/dt
図4と上述の式の象徴的な意味は以下の通りである：
Ls=信号トレース自体のインダクタンスの一部である。
Msg＝信号トレースと接地面との間の共通部分インダクタンス。
Lg=接地面自体のインダクタンスの一部である。
Mgs＝接地面と信号トレースの間の共通部分インダクタンス。
Cstray=接地面の浮遊容量。
Vgnd=接地面ノイズ電圧。
図4のIfを低下させるためには、接地ノイズ電圧を低下させる必要がある。最も良い方法は、信号トレースと地表面との距離を減らすことです。ほとんどの場合、信号平面と画像平面との間の距離がある値より小さくなることはできないため、地上ノイズの減少は限られています。この値を下回ると、回路基板の固定インピーダンスと機能は保証されません。さらに、地上ノイズ電圧を低減するために、無線周波数電流に追加の経路を提供することもできます。この追加ループには、複数の接地線が含まれています。
図4：PCBにおける接地面
安定した平面がコモンモード放射を生成する。共通部分インダクタンスは放射無線周波数電流の発生を減らすことができるため、共通部分インダクタンスは差モード電流とコモンモード電流にも影響を与えることができる。画像平面を使用すると、これらの電流を大幅に減らすことができます。理論的には、差動モード電流はゼロに等しいはずだが、実際には100%除去することはできず、残りの差動モード電流はコモンモード電流に変換される。このコモンモード電流は電磁干渉の主な源である。リターン経路上の残りのRF電流は、信号経路中の主電流（I 1）に加算されるため、深刻な信号干渉を引き起こす。コモンモード電流を低減するためには、トレース平面と画像平面との間の共通部分のインダクタンス値を最大値に増加させ、磁束を捕捉し、不要な無線周波数エネルギーを除去しなければなりません。差モード電圧と電流はコモンモード電流を生成します。共通インダクタンス値を増加させることに加えて、差動モード電流を減少させる方法は、トレース平面と画像平面との間の距離を最小化しなければならない。
PCBでは、RFリターンプレーンまたはパスが存在する場合、リターンパスが参照ソースに接続されていれば、最適なパフォーマンスを得ることができる。TTLとCMOSの場合、チップ内の電源と接地ピンは参照ソース、電源、接地面に接続されています。RFリターンパスがチップ内の電源と接地ピンに接続されている場合にのみ、実際の画像平面が存在します。通常、チップにはPCBの接地面に接続された接地回路があり、それにより良好な画像面が生成される。このイメージプレーンを削除すると、トレースと地表プレーンの間に仮想イメージプレーンが作成されます。トレース間の距離が小さいため、放射エネルギーが減少するため、RF画像がシフトされます。理想的な画像平面は無限であり、亀裂、亀裂、または切り口はありません。
接地及び信号回路
回路は無線周波数エネルギー伝播の最も重要な媒体であるため、接地または信号回路制御（回路制御）はPCBにおける電磁干渉を抑制する最も重要な設計考慮要素の1つである。高速論理素子と発振器はできるだけ接地回路に近づき、ループを形成しないようにしなければならない。この回路には渦があり、シャーシやシャーシが接地されています。渦電流は変化する磁場によって引き起こされ、通常は寄生する。【図5】PCアダプタカードスロットと単一点接地により形成された回路を示す図である。この図では、ループ領域に戻る追加の信号があります。各ループは異なる電磁場と周波数スペクトルを生成する。無線周波数電流は特定の周波数の電磁放射場を発生し、その放射エネルギーの大きさはループの面積と関係がある。この場合、無線周波数電流が他の回路に結合されるのを防止するために、安全シェルを使用しなければならない。あるいは外部環境に放射して電磁妨害を引き起こすこともある。しかし、内部回路によるRFループ電流の発生はできるだけ回避することが望ましい。
図5：PCBにおける接地回路
無線周波数電流の戻り経路が存在しない場合は、この場合、ベースに接続された接地線または0 V基準ソースを使用して移動を補助することができます。
壊れた無線周波数電流を除去する。これは「循環領域制御」とも呼ばれています。
ループ領域制御
磁場によって誘導される回路であり、その電磁場は電圧源で表すことができる。この電圧源の大きさは回路の総面積に比例する。したがって、磁場の結合効果を低減するためには、ループの面積を小さくする必要がある。電界「ピックアップ」受信システムも、リング領域に依存して受信アンテナを形成する。
電界が存在すると、電源と接地面との間に電流源が発生する。電界は1本の線から別の線に結合されるのではなく、トレースから接地に結合され、これはコモンモード電流を含む。しかし、磁場については、電場がそれとともに発生するため、電磁場は線路から線路に結合され、トレースからアースにも結合される。
ほとんどの人は、電源とPCBの0 V基準点の間にループ領域を設定する必要を無視します。図6に示す大ループ面積は最も設計しやすいが、「静電放電（ESD）」や他のフィールドによってアンテナに誘導されやすい。多層積層PCBはESDの損傷を低減し、磁場の発生を低減し、自由空間への放射を防止することができる。図7では、接地面と電源面の間に小さなループ領域がある。
電源と接地面を使用すると、配電システムのインダクタンスを下げることができます。配電システムの特性インピーダンスが小さくなれば、回路基板の電圧降下を小さくすることができる。電圧降下が小さくなると、「接地リバウンド」の現象を回避することができます。論理ゲートスイッチが急速に切り替わると、瞬時の電流変化がICピンを介してマザーボードの電源平面または接地平面に伝送され、入力基準電圧の変動を引き起こし、さらに無線周波数ノイズ（RFノイズ）と電磁干渉を発生する。この現象を「地面リバウンド」と呼ぶ。また、特性インピーダンスを低下させるとともに、電源平面と接地平面との間の容量値が増加する。この容量値は、任意の誘起電圧を低下させる。これが「脱フック」の効果です。
図6：緑色領域は大きな環状領域である
信号線がアセンブリ間を行き来すると、大きなループ領域が生成されます。しかし、EMIに対する信号線の影響をよく忘れています。信号完全性（時間領域）は依然として高いが、信号ループ領域は配電システムよりも多くの問題を引き起こすため、EMIは（周波数領域）のままである。持続可能な教育の観点から見ると、特にそうです。これは、ESDがループとコンポーネントの入力ピンに直接入るためです。ESDによる損傷を減らすためには、ループ面積を減らすことが最も簡単な方法です。電源および接地面分散ネットワークは、ESDエネルギーを0 Vに転送して基準面に戻すことができる低インピーダンス経路を提供する。結局、回路は回路であり、電磁波を発射できれば、電磁波を受信できるはずだ。
接地ノイズ電圧を低減することに加えて、画像平面はRF接地回路がより大きくなることを防止することができ、RF電流はその電流源トレースと密接に結合しているため、別のリターン経路を見つける必要がない。ループ制御が最大化されると、磁束は大幅に除去される。これはPCBにおける無線周波数電流を抑制する最も重要な概念の一つである。各信号平面の近傍では、画像平面の正確な配置は、コモンモード無線周波数電流を除去することができる。大量の無線周波数電流を伝送する画像面は、接地されているか、0 V基準点に接続されている必要があります。余分な無線周波数電圧と渦電流を除去するために、すべての接地面と台座面は低インピーダンス接地回路を介して台座の接地点に接続することができる。
図7：小さいループ面積を有するPCBレイアウト
接地線間隔
PCBにおけるループ生成を減らすために、最も簡単な方法は、多くの接地線を設計し、すべての接地線が台座の接地点に接続されることです。コンポーネント出力信号のエッジレートが加速しているため、多点接地は特にI/O相互接続を設計する際に必要な仕様になっています。PCBが多点接地を使用し、金属構造に接続されている場合は、すべての接地線の間隔を知る必要があります。
地線間の距離は最高周波数の島/20を超えてはならず、最高周波数には主周波数だけでなく高調波周波数も含まれている。要素の出力信号のエッジレートが相対的に遅い場合、ベースに接続される接地点の数を減らすことができ、あるいは接地位置からの距離を増やすことができる。例えば、64 MHz発振器の島/20は23.4 cmである。2本の地線間の線形距離が23.4 cmより大きい場合、無線周波数エネルギー伝播の源である可能性がある無線周波回路が存在する可能性がある。
PCBのコンポーネントのレイアウトは正しくなければなりません。異なる機能ブロックの地線を密接に隣接させることで、信号トレースの長さを短縮し、反射を低減し、信号の完全性を維持しながら配線を容易にすることができます。各ビアはトレースのインダクタンスを約1〜3 nH増加させるので、できるだけビアの使用を避けるべきである。
また、異なる帯域幅領域の結合を防止するためには、異なる機能ブロックを適切に分割する必要がある。方法は以下を含む：単独のPCB、絶縁、異なる配線などを使用する。正確な区分は回路性能を高め、巻線をより容易にし、トレースの長さを短縮し、そしてループの面積を減らし、信号品質を高めることができる。エンジニアは、ケーブルをルーティングする前に、コンポーネントベンダーから入手できる機能ブロックに属するコンポーネントを計画する必要があります。
