干货分享:PCB中的平面跨分割

在PCB设计过程中,由于平面的分割,可能会导致信号参考平面不连续。对于低低频信号,这个问题可能并不大,但在高频数字系统中,高频信号以参考平面作返回路径,即回流路径,如果参考平面不连续,信号跨分割,就会带来诸多问题,如EMI、串扰等。这种情况下,需要对分割进行缝补,为信号提供较短的回流通路,其常见的处理方式有添加缝补电容和跨线桥接:

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A、缝补电容(Stiching Capacitor)。通常在信号跨分割处摆放一个0402或者0603封装的瓷片电容。容值在0.01uF或者是0.1uF。如果空间允许,可以多添加几个这样的电容,同时尽量保证信号线在缝补电容200mil范围内,距离越小越好。而电容两端的网络分别对应信号穿过的参考平面的网络,见上图中电容两端连接的网络。下图所示为用两种颜色高亮两种不同网络:

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B、跨线桥接。常见的就是在信号层对跨分割的“信号包地处理”,也可能包的是其他网络的信号线,这个“包地线”要尽量粗。这种处理方式参考下图。

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在此补充说明一下跨分割常见的产生方式。

1、在一块单板上,可能有很多的电源要处理,而电源平面的数量有限;综合考量后,只好在电源平面上动刀了。有时可能干净利索、一刀两断,而有时避免不了藕断丝连,可能牺牲的只是不怎么关键的信号,但还是要补救的。如果在PCB中,你做了分割处理,就查一下信号线,不然会有问题发生。

2、上面的状况不易被忽视,但还有一种情况可能会被忽视。例如导孔过于密集,导致平面割断。毕竟导孔也是占空间的,多了就会把下面给占了,造成"割断量"。这种情况,就需要自己前期设置好规则,后期细心检查。

时钟、复位、100M以上信号以及一些关键的总线信号不能跨分割,需要至少有一个完整平面,优选GND平面。时钟信号、高速信号和敏感信号禁止跨分割;差分信号必须对地平衡,避免单线跨分割。(尽量垂直跨分割)

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所有信号的高频返回途径都直接位于相邻层信号线的正下方。在信号下面设置一个实体层可以显著减少信号完整性和时序问题,这个实体层可以为该信号提供直接回路。当走线与层分割交叉不可避免时,应使用一个0.01uF回路电容。当使用回路电容时,应尽可能靠近信号线与层分割的交叉点布置回路电容。

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