高速電路PCB返回電流的分布

為了保證高速信號(hào)的伯效傳輸，最合理的措施就是為每一個(gè)信號(hào)路徑提供至少一個(gè)參考平面作為其返回路徑，這就形成了微帶傳輸線和帶狀線傳輸線結(jié)構(gòu)。那么返回電流是怎樣在參考平面上分布的昵？解決這個(gè)間題需要電磁場(chǎng)理論。

根據(jù)電磁場(chǎng)理論，高頻電流在導(dǎo)體中呈現(xiàn)趨膚效應(yīng)：頻率越高，電流越趨于在導(dǎo)體的表面流動(dòng)。對(duì)于微帶線，返回電流就在參考平面上靠近走線的表層流動(dòng)，而且頻率越高，越向走線附近聚集，如圖所示為10 MHz和100 MHz時(shí)某微帶線（折線）的參考平面上的電流分布。

圖1 微帶線結(jié)構(gòu)中的電流分布

可見(jiàn)，返回電流是緊隨信號(hào)電流的，只有這樣才能保證電流環(huán)路的回路電感最小；100 MHz時(shí)的電流分布范圍比較小，比較亮，由此說(shuō)明頻率越高，電流分布越集中。

如果返回路徑不理想，就無(wú)法保證如圖2所示的返回電流分布，比如參考平面上有一道裂縫（這種情況是經(jīng)常遇到的，因?yàn)閮?nèi)電層有時(shí)候會(huì)分配給多個(gè)電源或地網(wǎng)絡(luò)，它們之間要通過(guò)裂縫隔開(kāi)），就會(huì)增加回路電感，并引起阻抗突變，進(jìn)而引起信號(hào)失真。

圖2 返回路徑上存在縫隙

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