何时使用接地平面切口？

我一直在阅读有关适当的接地技术和使用接地层的更多信息。

据我了解，接地层可为相邻层提供较大的电容，加快散热速度并降低接地电感。

我特别感兴趣的一个领域是产生的杂散/寄生电容。据我了解，这对电源走线是有益的，但可能对信号线有害。

我已经阅读了一些关于在何处放置实体接地平面的建议，并且我想知道这些建议是否值得遵循，以及哪些是这些建议的例外：

1. 保持接地平面在电源走线/平面下方。
2. 从信号线，特别是高速线或易受杂散电容影响的任何线中移去接地层。
3. 适当使用接地保护环：围绕高阻抗线和低阻抗环。
4. 对IC /子系统使用局部接地平面（电源线也是如此），然后将所有接地点连接到全局接地平面的1点，最好靠近局部接地线和局部电源线相遇的同一位置。
5. 尝试使接地平面尽可能均匀/牢固。

在设计PCB的接地/电源时，我还应该考虑其他建议吗？是先设计电源/接地布局，先设计信号布局还是将它们一起完成是典型的？

我还对＃4和本地飞机有一些疑问：

1. 我可以想象将局部接地层连接到全局接地层可能涉及使用过孔。我看到了使用多个小通孔（都在大致相同的位置）的建议。是否建议在单个较大的通孔上使用？
2. 我应该将全局地面/电源平面保持在本地平面之下吗？

2）我强烈建议避免在高速信号附近的任何地方切割地面。杂散电容实际上对数字电子产品影响不大。通常，杂散电容会在运算放大器的输入端产生寄生滤波器时杀死您。

实际上，强烈建议您将高速信号直接放在不间断的接地层上。这称为“ 微带 ”。原因是高频电流遵循最小电感的路径。在接地层的情况下，该路径将是信号走线的镜像。这样可以最大程度地减小环路的尺寸，从而最大程度地降低辐射的EMI。

在Howard Johnson博士的网站上可以看到一个非常醒目的例子。高频电流以最小电感路径的示例，请参见图8和9。（如果您不知道，约翰逊博士是信号完整性的权威，则广受赞誉的“高速数字设计：黑魔法手册”的作者）

重要的是要注意，在这些高速数字信号之一下方的接地层上的任何切口都会增加环路的大小，因为返回电流必须绕切口走弯，这也会导致发射增加。您想在所有数字信号下安装一架不间断的飞机。同样重要的是要注意，电源平面也像接地平面一样也是参考平面，从高频的角度来看，这两个平面是通过旁路电容器连接的，因此您可以考虑将高频返回电流“跳”起来。飞机靠近瓶盖。

3）如果接地平面良好，则几乎没有理由使用保护线。我前面提到的运算放大器是个例外，因为您可能已经割破了它下面的地平面。但是您仍然需要担心保护走线的寄生电容。约翰逊博士再次在这里为您提供漂亮的照片。

4.1）我相信，多个小通孔是并联的，因此它们的电感特性更好，而一个大通孔大约占据相同的空间。不幸的是，我不记得我读过的书使我相信这一点。我认为这是因为通孔的电感与半径成线性反比，但通孔的面积与半径成平方成正比。（再次提供信息：Johnson博士）将通孔半径增大2倍，电感只有一半，但占用的面积却是其4倍。

就将局部接地层连接到全局接地层而言，最好使用多个小过孔，因为这将有助于分配电流，并且除了提供更好的散热效果之外，还将PCB的故障率降到最低。

将全局接地/电源平面保持在局部平面下方不会有任何危害，就像您观察到多层PCB设计一样。

注意不要松散定义高频。

当传输线的长度为信号最高关注频率（Ulaby）的1/100或更大时，需要考虑使用微带或带状线技术的传输线效果。因此，这对于微波设计很有用。例如，空气中的1GHz波形的长度为30厘米，但是在FR-4中，其长度约为一半（对于FR-4，ε的平方，相对介电常数约为4，具体取决于成分）。因此，对于1GHz，几厘米长的走线绝对值得关注。

对于10MHz，传输线的影响几乎不明显。10MHz的五次谐波为50MHz，在FR-4中约为150x10 ^ 6 m / s / 50x10 ^ 6 = 3米。因此，在30厘米长的总线中，人们可能会经历相位失真的开始。

真正的问题是噪音。通过在接地平面上放置足够宽度的走线，信号的能量会在走线和接地平面（Poynting）之间通过基板传播。而且其他来源的EMI也无法进入。

微带线具有特征阻抗，该阻抗由走线宽度，基板厚度和材料决定；较细的走线具有较高的特性阻抗。自由空气的阻抗为377欧姆。当轨迹的Zo接近该图形时，它开始辐射。即使有地平面。同样，使基材增厚具有相同的效果。请注意，在高频下工作时，阻抗是关键……端接，匹配……如果未正确端接，足够长的总线将产生可测量的反射。

然而，随着密集设计的出现，需要细线。所以，妥协一些。

为了通过接地平面插槽使微带线的阻抗保持不变，该插槽必须至少相距两个微带宽度（如果微带垂直投影到接地平面）。

以下是来自3D场求解器的几张图片，它们显示了微带内部的电场分布和地平面中的电流密度。结论是，离微带几乎没有电场或当前两个宽度。因此，此处允许接地平面断裂。

图1：垂直于带状线的电场横截面。2D视图。 图2：垂直于带状线的电场横截面。3D视图。图3：接地平面中的电流密度。2D视图图4：接地平面中的电流密度。3D视图