PCB布线：EMI和信号完整性，返回电流问题

如果我上过任何EMI / SI课程，那就是尽可能地减少回路。您可以从一个简单的声明中得出许多EMI / SI准则。

但是，由于没有或从未见过Hyperlynx或任何种类的完整的RF仿真工具...很难想象我需要专注于什么。我的知识也完全是基于书/互联网的知识……不是正式的知识，也不是与专家进行过多讨论的基础，因此我可能会有奇怪的概念或空白。

如我所料，返回信号有两个主要组成部分。第一个是低频（DC-ish）返回信号，该信号通常遵循您所期望的……沿着通过电源网络/平面的最低电阻路径。

第二部分是高频返回信号，它试图跟随接地平面上的信号走线。如果您将四层板上的顶层从顶层切换到底层（信号，接地，电源，信号），按照我的理解，HF返回信号将通过绕道而尝试从接地层跳到电源层通过最近的可用路径（最接近的去耦帽，希望...到HF可能更短）。

我想，如果将这两个分量放在电感中，那么实际上都是一样（近直流电阻才是最重要的，在HF处，较低的电感意味着沿着走线的下方跟踪）..但我更容易想象它们分别作为两种不同的模式来处理。

如果到目前为止我还好，那如何在具有两个相邻平面的内部信号层上工作？

我有一个6层板（信号，接地，电源，信号，接地，信号）。每个信号层都有一个完整的相邻接地层（显然，通孔/孔除外）。中间信号层也具有相邻的电源平面。电源平面分为几个区域。我试图将其保持在最低水平，但是例如，我的5V分离形式在电路板的外部采用了大而厚的“ C”形。其余大部分为3.3V，在大型BGA的大部分下方为1.8V区域，在其中心附近有一个很小的1.2V区域。

（1）即使我专注于确保信号在接地平面上具有良好的返回路径，我的分离式电源平面也会导致我出现问题吗？（2）低频回路在我的“ C”形5V平面分叉处绕道较大会引起麻烦吗？（我通常认为不...？）

我可以想象两个电感几乎相等的连续平面可能会在两个平面中感应返回电流...但是我的猜测是，电源平面上需要的任何明显弯路都会使返回信号自身严重偏向接地平面。

（3）此外，中间层和底层共享相同的接地平面。这有多大问题？我凭直觉猜想，直接在彼此共享相同的接地回路的走线上的干扰，比在同一层上简单相邻的走线耦合对彼此的干扰更大。我是否需要在那儿加倍努力以确保不会发生这种情况？

我怀疑可能会有“是的，但是您不能不模拟它就知道”的评论即将来临...让我们假设我是在一般地说。

编辑：哦，我只是想到了什么。横穿电源平面是否会分裂带状线的走线阻抗？我可以看到部分具有两个平面的理想走线阻抗是如何降低的...如果一个平面坏了，那可能是个问题...吗？

编辑编辑：好的，我已经部分回答了有关在信号层之间共享平面的问题。趋肤效应深度可能主要将信号限制在飞机自己的一侧。（1/2盎司铜= 0.7密耳，@ 50MHz时的趋肤深度为0.4密耳，@ 200MHz时为0.2密耳。因此，超过65MHz的任何东西都应该粘在飞机侧面。我主要担心200MHz DDR2信号，但<65MHz的组件仍然可能是一个问题）

我认为您在正确的道路上，有几点注意事项，

1）在两个平面之间有信号走线时，即使其中一个平面被分割，返回电流也会在两个平面之间分配。返回电流不能“看到未来”并提前决定返回哪一架飞机。它会在轨迹的上方和下方返回，直到看到拆分，然后在该拆分上说“哦，废话！” 并可能导致您无法通过FCC测试来回报您。因此，即使不拆分另一个相邻平面，也要避免在平面拆分上运行轨迹。您可以使用电容器等来解决分裂问题，但是这种解决方案并不理想。我专注于始终避免在相邻平面上拆分的平面上运行轨迹。

2）直流信号上的宽返回路径并不重要。

3）您询问了两个共享同一平面的信号层。通常，如果操作正确，这并不重要。许多人所做的是将一层用作“水平”信号层，将另一层用作“垂直”信号层，因此返回电流彼此正交。在每个平面上布线两个信号层并使用这种水平/垂直技术是很常见的。要记住的最重要的事情是不要更改参考平面。您的设置可能有些棘手，因为从底层到第四层会添加另一个返回平面。比较典型的6层板是

1）ASignalHor 2）GND 3）ASignalVer 4）BSignalHor 5）POWER 6）BSignalVer

如果您需要较小的附加平面（例如在微型下方），通常会将它们作为一个岛放置在信号层之一上。如果您需要使用更多的电源平面，则可能需要考虑使用10层以上的层。

4）平面间距很重要，并且会对性能产生巨大影响，因此您应该在董事会会议上指定。如果以我上面提到的示例6层堆叠为例，则.005 .005 .040 .005 .005的间距（而不是标准的堆叠，各层之间的距离相等）可以提高一个数量级。它将信号层保持在其参考平面附近（较小的环路）。

是的，您几乎可以回答自己的问题。就其价值而言，您所陈述的一切都完全是我所学到的（披露：我也是EMI / SI方面的书籍/互联网教育者）。

我敢肯定，交叉分割平面会破坏带状线的阻抗。但是，对于非带状线，只要一个相邻平面提供不间断的返回电流路径，就可以接受EMI。尽管我会检查堆栈以确保连续的平面在物理上更靠近信号层。

我不会担心5V分流中的低频返回电流。