高速PCB鏡像層設計詳解

在高速多層PCB中，鏡面層在噪聲控制中起著重要作用。 良好的鏡面層設計可以減少雜散電感引起的噪聲，有助于控制串擾、反射和電磁干擾。 本文結合作者的實際設計重點介紹了局部地平面的應用，并給出了數模混合電路的例子來展示圖像層分割的方法以及實踐中需要注意的一些問題。

如今，大多數高速電路系統都采用多層板，許多電路系統具有多個工作電源，這對鏡像層的設計提出了嚴格的要求，特別是如何處理多個電源（地）層之間的關系。 此外，有些系統還需要在器件層設計特殊的鍍銅平面，以抑制振蕩器產生的射頻能量，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內部與信號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)。 鏡面層可以為信號返回提供低阻抗路徑，特別是當配電系統中存在大電流時

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

• 有利于控制高速數字電路中信號線之間的串擾。 串擾由比率 D/H 決定。 D為干擾源與被干擾物體之間的距離，H為信號線距鏡面層的高度。 通過改變H，可以控制D/H的比值，從而控制信號線之間的串擾。

• 有利于阻抗控制。 印制導線的特性阻抗與導線的寬度和導線距鏡面層的高度有關。 如果沒有鏡面層，我們可能無法控制阻抗，從而無法匹配傳輸線，導致信號的反射。

另外，鏡面層還可以控制輻射到板外的噪聲。 當然，光學鏡層不足以發揮這些作用，還必須輔以嚴格的設計規則才能達到預期的目標。 可以這樣描述：在高速數字電路中，需要控制噪聲圖像層，但僅有光學圖像層是不夠的。

二、信號返回的層間跳轉

在多層PCB中，每個布線層都應與鏡像層相鄰，信號的返回電流在其對應的鏡像層上流動。 當源極到負載的信號線無法在一層布線層走線時，通常的做法是將信號線連接到一層布線層（如x軸），然后使用過孔連接 信號線連接到另一層（例如Y軸）。 那么，當信號線從一層跳到另一層時，返回電流也應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會就是放置去耦電容。 如果跳變點附近沒有去耦電容或通孔連接地層，則返回電流必須繞到較遠的地方才能實現跳變。 結果，返回電流耦合到其他電路，導致串擾和電磁干擾問題。

因此，在PCB設計時，層間跳線應盡量靠近相鄰器件的接地引腳或去耦電容進行。 如果無法做到這一點，可以通過在跳躍點附近放置接地過孔（返回電流在兩個接地層之間跳躍）或旁路電容（電源層在接地層之間跳躍）來實現返回電流的跳躍 。 電路板廠家會講解一種圖像層分割的方法以及實踐中需要注意的一些問題。