PCB科技 - PCB電路板回流及相關計算

對於純電阻負載, 串擾電流與dI公司公司成正比/dt=dV /(T¬1.0%-90%*R). 在公式中, dI/dt (rate of current change), dV (干擾 source swing) and R (interference source load) all refer to the parameters of the interference source (if it is a capacitive load, dI/dt與T-10相同，-90%的平方成反比.). 從公式中可以看出，PCB的低頻訊號不一定小於高速訊號的串擾. 也就是說：1KHz訊號不一定是低速訊號, 我們必須綜合考慮邊緣的情况. 對於具有陡峭邊緣的訊號, 它包含很多諧波成分, 並且在每個倍頻點處具有較大幅度. 因此, 選擇時請注意 PCB設備. 不要盲目選擇開關速度快的晶片, 這不僅會新增成本, 但也會新增串擾和EMC問題.

任何相鄰的功率平面或其他平面，只要在訊號的兩端有合適的電容器提供到GND的低無功路徑，則該平面可以用作該訊號的返回平面。 在正常應用中，相應的晶片IO電源通常用於接收和發送，每個電源和接地之間通常有0.01-0.1uF去耦電容器，這些電容器也位於訊號的兩端，囙此電源面的回流效應僅次於接地層。 然而，如果其他功率平面用於回流，則訊號兩端通常沒有低電抗接地路徑。 這樣，在相鄰平面中感應的電流將找到最近的電容，並返回地面。 如果“最近的電容器”遠離起點或終點，則回路必須經過長距離才能形成完整的回路路徑，該路徑也是相鄰訊號的回路路徑，並且該相同回路流道路和公共接地干擾的效果相同，相當於訊號之間的串擾。

對於一些不可避免的交叉供電分區，可以跨分區連接由電容器或RC串聯（例如10歐姆電阻串680p電容器）形成的高通濾波器（例如10歐姆電阻串680p電容器）。 具體值取決於訊號類型。 提供高頻返回路徑，同時隔離相互平面之間的低頻串擾）。 這可能涉及在功率平面之間添加電容器的問題，這似乎有點滑稽，但肯定是有效的。 如果某些規格不允許，可以在分區的兩個平面上將電容器接地。

在借用其他平面進行回流的情况下，最好在訊號兩端的地上添加幾個小電容器，以提供回流路徑。 但這種方法往往難以實現。 因為靠近端子的大部分表面空間被晶片的匹配電阻器和去耦電容所佔據。

回波雜訊是基準面上的主要雜訊源之一。 囙此，有必要研究回流的路徑和流動範圍。

理論知識 PCB回流路徑。

這是PCB印製板中的一個電路，導線中有電流。 通常，我們只能在表面上看到用於從驅動端到接收端傳輸訊號的導線。 事實上，電流只能在回路上流動。 我們可以看到傳輸線，電流返回的路徑通常是不可見的。 它們通常通過地平面和電源平面回流。 由於沒有物理電路，囙此很難估計環路路徑，也很難對其進行控制。

PCB上的每條導線及其回路形成一個電流回路。 根據電磁輻射原理，當突然電流流過電路中的導線回路時，它將在空間中產生電磁場並影響其他導線。 這就是我們通常所說的，為了减少輻射的影響，我們首先應該瞭解輻射的基本原理和與輻射强度相關的參數。

PCB印製板上的差模輻射

這些回路相當於工作的小天線，向太空輻射磁場。 我們使用一個小環形天線產生的輻射來類比它。 用電流I和面積S設定一個小回路。在自由空間r的遠場中量測的電場強度為：

電場（V/m）

f–of theque–of thequency頻率（）

S–of uel–of uel-面積（）

電流（A）

距離（m）

量測天線和輻射平面之間的角度（）

它適用於放置在自由空間且表面無反射的小回路。 事實上，我們的產品是在地面上進行的，而不是在自由空間。 輻射與回路電流和回路面積成正比，與電流頻率的平方成正比。

印刷電路板中的回流路徑與電流頻率密切相關。 根據電路的基本知識，直流或低頻電流總是沿著阻抗最小的方向流動； 高頻電流總是沿著具有一定電阻的感應電抗最小的方向流動。

如果不考慮通孔在銅平面上形成的孔和溝槽的影響，阻抗最小的路徑，即低頻電流路徑，由接地銅平面上的弧線組成，每個弧上的電流密度與該弧上的電阻率有關。

PCB銅平面上的高頻電流路徑

對於傳輸線，電感最小的回路，即高頻電流回路，位於訊號佈線正下方的覆銅板上。 該返回路徑使整個環路包圍的空間面積最小化，這使得由訊號形成的環路天線具有輻射到空間的最小磁場强度（或接收空間輻射的能力）。

對於相對較長的直線佈線，它可以被視為理想的傳輸線。 流經其上的訊號回流是一個以訊號佈線為中心軸的帶狀區域。 距離訊號佈線中心軸的距離越長，電流密度越小。

是原始訊號電流，組織為“A，安培”；

它是訊號佈線和銅板之間的距離，組織為“英寸”；

它是從銅平面上的點到訊號線的垂直距離，組織為“英寸”；

它是此時的電流密度，組織為“A/in.，安培/英寸”。

PCB傳輸線回流電流密度分佈

列出了流經以傳輸線中心為中心的帶狀區域的回流電流百分比，寬度為。

假設英寸，通過距離傳輸線0.035英寸的區域返回的電流僅占所有返回電流的13%，傳輸線一側的特定分佈僅為6.5%，密度非常小。 所以可以忽略它。

總結：

1. 當有連續, 緻密完整的覆銅板 PCB訊號佈線, 訊號返回電流對覆銅板的雜訊干擾是局部的. 因此, 只要遵循佈局和佈線當地語系化的原則, 那就是, 數位信號線之間的距離, 數位設備和類比信號線, 類比設備被人為地擴展到一定程度, 這可以大大减少數位信號返回電流對類比電路的影響. interference.

2、高頻瞬態回流電流通過訊號跡線附近的平面（接地層或電源平面）流回驅動終端。 驅動器訊號跡線的終端負載通過訊號跡線和緊鄰訊號跡線的平面（接地層或電源平面）連接。

3.PCB印製板上的電源線和地線的周圍面積越大，其輻射能量越大。 囙此，通過控制返回路徑，我們可以最小化周圍區域並控制輻射程度。