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參考平面間距的問題

2024/07/01
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前文說過參考平面寬度的問題--信號的返回電流和返回路徑寬度等問題

當平面的寬度達到15H 的時候,返回路徑上的電荷密度就不會再增大了,這也就是說,這個寬度的平面就可以完全負載信號回流。

參考平面除了寬度因素需要考慮,參考平面的間距也是需要關注了解的,也就是參考平面的遠近有什么影響的問題。

為了更直觀地說明這個問題,我們用內(nèi)層走線的方式來比較。這里分為兩種情況:信號離上下參考平面距離相等和信號離上下參考平面距離不相等。

第一種情況:信號離上下參考平面距離相等,也就是內(nèi)層信號上下的介質(zhì)厚度相等,通過仿真結果顯示,上下參考平面的返回電流情況大致相同,電流密度相當。

第二種情況信號離上下參考平面距離不相等,也就是內(nèi)層信號上下的介質(zhì)厚度不相等,上參考平面是下參考平面的5倍,通過仿真結果發(fā)現(xiàn),上參考平面的返回電流遠小于下參考平面,但不代表上參考平面沒有作用,即使參考平面離得遠也會有返回電流,只不過大部分從臨近參考平面進行。

前面的仿真是對參考平面間距的不同做了定向分析,為了量化參考平面間距對返回電流的影響,搭建電路仿真來進行比較。

先是用polar計算出內(nèi)層信號同等介質(zhì)厚度的阻抗

內(nèi)層信號不同介質(zhì)厚度(上參考平面:下參考平面=5:1)的阻抗:

搭建電路仿真的疊層信息如下:

第一種情況,內(nèi)層信號同等介質(zhì)厚度電路搭建和仿真結果如下:

仿真結果:上下參考平面相等的情況,各自返回電流占比約50%。

第二種情況,內(nèi)層信號不同介質(zhì)厚度(上參考平面:下參考平面=5:1)電路搭建和仿真結果如下:

這里之所以選擇5倍的關系,是看到有些資料給出遠端參考的概念,仿真結果:臨近的參考平面的返回電流占比約90%。

總結

在實際的產(chǎn)品設計中,考慮參考平面的影響因素,參考平面的完整性和參考平面的切換這兩種因素在產(chǎn)品設計中更容易發(fā)生,對產(chǎn)品的性能影響也比較大,所以關注度比較高。而參考平面的寬度和間距這兩種因素,在實際的工作中,可調(diào)整的空間不大,對其關注度不高。

對于很多追求極致性價比的產(chǎn)品,會遇到疊層數(shù)比較少以及切割一部分區(qū)域作為參考平面的情況,那么,參考平面的寬度和間距對產(chǎn)品性能影響如何就需要著重考慮。

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