高速PCB设计中信号完整性分析（二）

３、内电层及内电层分割

在电流环路设计中会被数字电路设计者忽视的因素， 包括对单端信号在两个门电路间传送的考虑（如下图） 。从门 A流向门 B 的电流环路，然后再从地平面返回到门 A。

上图中将会出现两个潜在的问题：

a、 A和 B 两点间地平面需要被连接通过一个低阻抗的通路，如果地平面间连接了较大的阻抗，在地平面引脚间将会出现电压倒灌。这就必将会导致所有器件的信号幅值的失真并且叠加输入噪声。

b、 电流回流环的面积应尽可能的小环路好比天线。通常说话，一种更大环路面积将会增大了环路辐射和传导的机会。每一个电路设计者都希望回流电流都可直接沿着信号线，这样就最小的环路面积。

用大面积接地可以同时解决以上两个问题。 大面积接地可以提供所有接地点间小的阻抗，同时允许返回电流尽量直接沿着信号线返回。

在 PCB 设计者中一个常见的错误是在地电层上打过孔和开槽。下图显示了当一条信号线在一个开过槽的地电层上的电流流向。回路电流将被迫绕过开槽，这就必然会产生一个大的环流回路。

通常而言， 在地电源平面上是不可以开槽的。 然而，在一些不可避免要开槽的场合，PCB 设计者必须首先确定在开槽的区域没有信号回路经过。

同样的规则也适用于混合信号电路 PCB 板中除非用到多个地层。特别是在高性能ADC 电路中可以利用分离模拟信号、数字信号及时钟电路的地层有效的减少信号间的干扰。需要再次强调的，在一些不可避免要开槽的场合，PCB 设计者必须首先确定在开槽的区域没有信号回路经过。

在带有一个镜像差异的电源层中也应注意层间区域的面积（如下图） 。在板卡的边缘存在电源平面层对地平面层的辐射效应。从边沿泄漏的电磁能量将破坏临近的板卡。见下图 a。适当的减少电源平面层的面积（见下图 b） ，以至于地平面层在一定的区域内交叠。这将减少电磁泄漏对邻近板卡的影响。

４、信号布线

保证信号完整性最重要的就是信号线的物理布线。PCB 设计者经常处在工作压力下，不仅要在尽可能短的时间完成设计，而且还要保证信号的完整性要求。掌握如何平衡可能出现的问题与信号的间距将推动系统设计的进程。 高速电流不能有效处理信号线中的不连续。 在下图 a 中最容易出现信号不连续的问题。在低速电路中对通常不需要考虑信号的不连续性，而在高速电路中就必须考虑这个问题。因此，在电路设计中与采用下图中 b/c 所示的方式，可以有效的保证信号的连续性。

在高速电路设计中，对信号布线存在的另一个共性问题。如果没有特别的原因，应该尽可能消除所有的短接线。在高频率电路设计中，短接线就如同由于信号线的阻抗匹配而引发的辐射一样。

在高速电路设计的布线中特别需要注意差分对的布线。差分对是通过两条完全互补信号线驱动的。差分对可以很好的避免噪声干扰和改进Ｓ／Ｎ率。然而差分对信号线对布线有特别高的要求：

１、两条线必须尽可能靠近布线；

２、两条线必须长度完全一致；

在两个没排列在一起的器件间布差分对信号线如何合理的布线是一个关键问题。上图ａ中由于两条信号线的长度不一致，将会出现一些不确定风险。正确的布线应采取上图ｂ中的方式。在差分对布线中的通用规则是：保持两条信号线同等间距并相互靠近。