PCB上的返回路径

我花了一个周末来吸收Eric Bogatin的视频讲座，并读了他的书《 Signal and Power Integrity-Simplified》

他指出，PCB的返回路径可以是任何直流平面，该平面可以是信号路径下方的VCC导轨。

考虑以下简单电路

^{模拟此电路 –使用CircuitLab创建的原理图}

如果将U1和U2放在顶层，而TX和RX仅在顶层布线，则信号的返回路径（TX到RX）将为Vcc。我可以。

我的问题是，当返回电流刚好到达TX引脚下方时，电流流向何方？在这一点上，它是否找到通往Gnd的道路，还是回到TX并通过芯片，然后回到地面？

**从书中添加文本**

当TX从低到高切换时，电流如下所示：

电源Vcc-> PCB Vcc平面-> U1.Vcc引脚-> U1.TX引脚-> U2.RX引脚-> U2.Gnd引脚->“返回路径”-> PCB Gnd平面->电源Gnd

非常高兴您了解我们所谓的“返回路径”将是最近的飞机（在本例中为Vcc飞机）。这是有意义的，因为这些字段无法读取，因此无论您使用什么名称，它们都会在PCB的金属部件之间形成。

在静态DC情况下，“返回路径”实际上将是Gnd平面，因为它将具有最低的阻抗。在较高频率下，磁场将形成Vcc平面，并且在走线正下方的Vcc平面中电流密度将很高。

那么，对于更高的频率，电流如何从Vcc平面流回Gnd平面呢？

好吧，请记住，在这些较高的频率下，这两个平面之间的阻抗相当低。实际上，我们也希望在整个相关频率范围内也使Vcc和Gnd之间的阻抗较低（使用PDNTOOL.COM之类的东西进行设计），因此（希望如此）也就不足为奇了。

在Eric Bogatins的书中也很好地介绍了PDN设计。

让我知道这是否对您有帮助？

希望您在两个芯片附近的VCC和GND之间提供了一些电源旁路电容器。这些旁路电容器将允许高频电流在VCC和GND之间流动。

请注意，这意味着旁路电容器成为返回路径的一部分，您需要牢记这一点来评估零件的选择和放置。

同样，芯片内的驱动器和接收器电路确定电流从哪个电源轨流出。即使使用GND作为参考平面，当驱动器上拉时，它也会从VCC供电轨中拉出电流，因此VCC供电轨和旁路电容器成为返回路径的一部分。

当我第一次开始工作直到约翰逊博士向我解释它时，我也想知道这一点。阅读时，高速信号的返回电流将沿着阻抗最小的路径返回。例如，在微带中，无论带的是直流电压如何，它都是最接近它的参考平面。就像您说的那样，以您的VCC平面为参考的走线将使它沿着VCC平面返回电流。

现在所有电流都在一个环路中流动，因此在您的示例中当它回到芯片下方时，它将寻找VCC和GND之间的最低阻抗路径，这将是您策略性地放置在芯片附近的I / O去耦电容。

返回路径不会通过Vcc。

从电流环路，TX驱动级和RX输入级方面考虑

以这个数字I / O为例（示例I / O阶段取自ISO7221数据表）

考虑两个状态

1. TX高：

在这种情况下，存在一个初始的“大电荷”电荷，以便于打开RX缓冲器的GATE。之后，只有漏电流流过（注意：这忽略了端接电阻）

2. TX低：

在这种情况下，TX级将引脚保持为低电平，以促进从上拉电阻器流出的电流。

在这两种情况下，电流都从电池的+ ve流向电池的-ve。

现在从PCB的角度考虑。在两个IC下方有连续的VCC和GND平面的情况下，将流过的电流会走线-很大的小环路。

可以说，两个芯片之间的GND平面中有一个断点，返回电流所采用的路径不会遵循TX走线==不良的路径。