PCB新聞 - 淺談高速PCB反射層的設計

摘要：On 高速多層PCB, 鏡像層在雜訊控制中起著重要作用. 良好的影像層設計可以减少雜散電感引起的雜訊，並有助於控制串擾, 反射和電磁干擾. 本文結合作者的實際設計，著重介紹局部地平面的應用, 並通過一個數模混合電路實例給出了鏡像層劃分的方法以及在實際應用中需要注意的一些問題.

當前的高速電路系統大多使用多層板，並且許多電路系統具有多個工作電源，這對鏡像層設計，尤其是如何處理多個電源（接地）層之間的關係提出了嚴格的要求。 此外，一些系統還需要在器件層上設計一個特殊的銅平面，以抑制振盪器產生的射頻能量，並為大功率器件提供良好的散熱。

1. The role of the mirror layer
The mirror layer is a layer of copper-clad plane (power layer, ground layer) adjacent to the signal layer inside the PCB板, which mainly has the following functions:

Reduce return noise and electromagnetic interference (EM我). 鏡像層可以為訊號返回提供低阻抗路徑, 尤其是配電系統中有大電流流過時, the role of the mirror layer is more obvious
Show. 此外, 鏡像層的存在减少了訊號和回流形成的閉環面積, 减少電磁干擾.
幫助控制高速數位電路中訊號軌跡之間的串擾問題. 串擾由比率D决定/H, D是干擾源和受害者之間的距離, H是訊號線到鏡像層的高度. 通過改變H, 比率D/H可以控制, 並且可以控制訊號線之間的串擾. 問題.
有利於阻抗控制. 印刷導線的特性阻抗與導線的寬度和導線距反射層的高度有關. 如果沒有鏡像層, 我們可能無法控制阻抗, 囙此無法與輸電線路匹配, 導致訊號反射.
此外, 鏡像層還可以控制輻射到電路板外部的雜訊. 當然, 僅鏡像層不足以實現這些功能. 必須輔以嚴格的設計規則才能實現預期目標. 我們可以這樣描述：在高速數位電路中, 鏡像層是控制雜訊所必需的, 但是僅僅鏡像層是不够的.

2. Inter-layer jump of signal return
In a 多層PCB, 每個佈線層應與鏡像層相鄰, 訊號的返回電流在其對應的鏡像層上流動. 當從電源到負載的訊號線無法通過佈線層佈線時, the usual approach is to first connect the signal line to a wiring layer (such as the x-axis), 然後使用通孔將訊號線連接到另一條. One layer (e.g. Y axis). 然後, 當訊號線從一層跳到另一層時, 返回電流也應沿著線路從一層跳到另一層. 如果兩層都是地面層, 返回電流可以通過連接兩層的通孔或設備的接地引脚跳躍.
如果一個是電源平面，另一個是地平面, 回路電流在這兩層之間跳躍的唯一機會是去耦電容器的放置位置. 如果跳閘點附近沒有去耦電容器或接地通孔, 返回電流必須路由到遠程位置以實現跳躍. 因此, 回路電流耦合到其他電路, 導致串擾和電磁干擾問題.
因此, 設計PCB時, 儘量使層在接地引脚或相鄰設備的去耦電容器附近跳躍. Jump) or bypass capacitor (jump between power layer and ground layer) to achieve the return current jump.

3. Segmentation of the mirror layer
When using a 多層PCB 結構, sometimes it is necessary to produce a certain width of copper-free area on the mirror layer () to separate a complete mirror layer into separate parts, 這是鏡像層劃分. 鏡像層分割通常用於防止雜訊進入敏感電路和不同參攷電壓之間的隔離, 例如防止數位雜訊進入類比部分, 音訊部分, I/O面積, 5V和3的隔離.3V電源電壓. 鏡像層分割有兩種類型：完全分割和不完全分割. 完全分割是指劃分的電源層和接地層之間的完全隔離, 不完全分割是指通過“橋”連接的電源層和接地層之間的完全隔離. . 鏡像層的完整或不完整劃分取決於這些分離平面之間是否存在訊號連接.