高速PCB鏡像層設(shè)計(jì)詳解

在高速多層PCB中，鏡面層在噪聲控制中起著重要作用。 良好的鏡面層設(shè)計(jì)可以減少雜散電感引起的噪聲，有助于控制串?dāng)_、反射和電磁干擾。 本文結(jié)合作者的實(shí)際設(shè)計(jì)重點(diǎn)介紹了局部地平面的應(yīng)用，并給出了數(shù)模混合電路的例子來(lái)展示圖像層分割的方法以及實(shí)踐中需要注意的一些問(wèn)題。

如今，大多數(shù)高速電路系統(tǒng)都采用多層板，許多電路系統(tǒng)具有多個(gè)工作電源，這對(duì)鏡像層的設(shè)計(jì)提出了嚴(yán)格的要求，特別是如何處理多個(gè)電源（地）層之間的關(guān)系。 此外，有些系統(tǒng)還需要在器件層設(shè)計(jì)特殊的鍍銅平面，以抑制振蕩器產(chǎn)生的射頻能量，為大功率功率器件提供良好的散熱。

一、鏡面層的作用

鏡面層是PCB內(nèi)部與信號(hào)層相鄰的一層覆銅平面（電源層、地平面），主要有以下作用：

• 減少回波噪聲和電磁干擾 (EMI)。 鏡面層可以為信號(hào)返回提供低阻抗路徑，特別是當(dāng)配電系統(tǒng)中存在大電流時(shí)

• 展示。 另外，鏡面層的存在減少了信號(hào)和回流形成的閉環(huán)面積，降低了EMI。

• 有利于控制高速數(shù)字電路中信號(hào)線之間的串?dāng)_。 串?dāng)_由比率 D/H 決定。 D為干擾源與被干擾物體之間的距離，H為信號(hào)線距鏡面層的高度。 通過(guò)改變H，可以控制D/H的比值，從而控制信號(hào)線之間的串?dāng)_。

• 有利于阻抗控制。 印制導(dǎo)線的特性阻抗與導(dǎo)線的寬度和導(dǎo)線距鏡面層的高度有關(guān)。 如果沒(méi)有鏡面層，我們可能無(wú)法控制阻抗，從而無(wú)法匹配傳輸線，導(dǎo)致信號(hào)的反射。

另外，鏡面層還可以控制輻射到板外的噪聲。 當(dāng)然，光學(xué)鏡層不足以發(fā)揮這些作用，還必須輔以嚴(yán)格的設(shè)計(jì)規(guī)則才能達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)。 可以這樣描述：在高速數(shù)字電路中，需要控制噪聲圖像層，但僅有光學(xué)圖像層是不夠的。

二、信號(hào)返回的層間跳轉(zhuǎn)

在多層PCB中，每個(gè)布線層都應(yīng)與鏡像層相鄰，信號(hào)的返回電流在其對(duì)應(yīng)的鏡像層上流動(dòng)。 當(dāng)源極到負(fù)載的信號(hào)線無(wú)法在一層布線層走線時(shí)，通常的做法是將信號(hào)線連接到一層布線層（如x軸），然后使用過(guò)孔連接 信號(hào)線連接到另一層（例如Y軸）。 那么，當(dāng)信號(hào)線從一層跳到另一層時(shí)，返回電流也應(yīng)該隨著線路從一層跳到另一層。 如果兩層都是層，則返回電流可以通過(guò)連接兩層的通孔或器件的接地引腳跳躍。

如果一層是電源層，另一層是層，返回電流在兩層之間跳躍的唯一機(jī)會(huì)就是放置去耦電容。 如果跳變點(diǎn)附近沒(méi)有去耦電容或通孔連接地層，則返回電流必須繞到較遠(yuǎn)的地方才能實(shí)現(xiàn)跳變。 結(jié)果，返回電流耦合到其他電路，導(dǎo)致串?dāng)_和電磁干擾問(wèn)題。

因此，在PCB設(shè)計(jì)時(shí)，層間跳線應(yīng)盡量靠近相鄰器件的接地引腳或去耦電容進(jìn)行。 如果無(wú)法做到這一點(diǎn)，可以通過(guò)在跳躍點(diǎn)附近放置接地過(guò)孔（返回電流在兩個(gè)接地層之間跳躍）或旁路電容（電源層在接地層之間跳躍）來(lái)實(shí)現(xiàn)返回電流的跳躍 。 電路板廠家會(huì)講解一種圖像層分割的方法以及實(shí)踐中需要注意的一些問(wèn)題。