高速PCB镜像层设计详解

高速PCB镜像层设计详解

在高速多层PCB中，镜面层在噪声控制中起着重要作用。 良好的镜面层设计可以减少杂散电感引起的噪声，有助于控制串扰、反射和电磁干扰。 本文结合作者的实际设计重点介绍了局部地平面的应用，并给出了数模混合电路的例子来展示图像层分割的方法以及实践中需要注意的一些问题。

如今，大多数高速电路系统都采用多层板，许多电路系统具有多个工作电源，这对镜像层的设计提出了严格的要求，特别是如何处理多个电源（地）层之间的关系。 此外，有些系统还需要在器件层设计特殊的镀铜平面，以抑制振荡器产生的射频能量，为大功率功率器件提供良好的散热。

一、镜面层的作用

镜面层是PCB内部与信号层相邻的一层覆铜平面（电源层、地平面），主要有以下作用：

• 减少回波噪声和电磁干扰 (EMI)。 镜面层可以为信号返回提供低阻抗路径，特别是当配电系统中存在大电流时

• 展示。 另外，镜面层的存在减少了信号和回流形成的闭环面积，降低了EMI。

• 有利于控制高速数字电路中信号线之间的串扰。 串扰由比率 D/H 决定。 D为干扰源与被干扰物体之间的距离，H为信号线距镜面层的高度。 通过改变H，可以控制D/H的比值，从而控制信号线之间的串扰。

• 有利于阻抗控制。 印制导线的特性阻抗与导线的宽度和导线距镜面层的高度有关。 如果没有镜面层，我们可能无法控制阻抗，从而无法匹配传输线，导致信号的反射。

另外，镜面层还可以控制辐射到板外的噪声。 当然，光学镜层不足以发挥这些作用，还必须辅以严格的设计规则才能达到预期的目标。 可以这样描述：在高速数字电路中，需要控制噪声图像层，但仅有光学图像层是不够的。

二、信号返回的层间跳转

在多层PCB中，每个布线层都应与镜像层相邻，信号的返回电流在其对应的镜像层上流动。 当源极到负载的信号线无法在一层布线层走线时，通常的做法是将信号线连接到一层布线层（如x轴），然后使用过孔连接 信号线连接到另一层（例如Y轴）。 那么，当信号线从一层跳到另一层时，返回电流也应该随着线路从一层跳到另一层。 如果两层都是层，则返回电流可以通过连接两层的通孔或器件的接地引脚跳跃。

如果一层是电源层，另一层是层，返回电流在两层之间跳跃的唯一机会就是放置去耦电容。 如果跳变点附近没有去耦电容或通孔连接地层，则返回电流必须绕到较远的地方才能实现跳变。 结果，返回电流耦合到其他电路，导致串扰和电磁干扰问题。

因此，在PCB设计时，层间跳线应尽量靠近相邻器件的接地引脚或去耦电容进行。 如果无法做到这一点，可以通过在跳跃点附近放置接地过孔（返回电流在两个接地层之间跳跃）或旁路电容（电源层在接地层之间跳跃）来实现返回电流的跳跃 。 电路板厂家会讲解一种图像层分割的方法以及实践中需要注意的一些问题。