今天小編聊一聊高速信號換層時為什么需要放伴隨地過孔。

高速信號伴隨地過孔在電路設計中扮演著重要的角色，特別是在高頻率、高速數字信號傳輸中。以下是高速信號伴隨地過孔的幾個作用：

1. 提供地連接：在多層PCB（Printed Circuit Board，印刷電路板）設計中，地平面通常會被分割成多個區(qū)域，這可能導致地連接不足。通過使用地過孔，可以有效地連接這些地區(qū)域，提供更好的地連接，降低地回流的阻抗，減少信號環(huán)路。

2. 減少地回流路徑：在高速信號傳輸中，信號和地回流路徑的長度、面積和阻抗都對信號的傳輸性能有影響。通過在信號線和地層之間引入地過孔，可以減少地回流路徑的長度，降低其阻抗，從而降低信號傳輸中的信號失真和串擾。

3. 提供局部電容：地過孔在信號線和地層之間形成了一個局部電容。這個電容可以幫助提供信號的電源去耦和濾波效果，降低信號線上的噪聲和干擾。

4. 防止電磁干擾：地過孔可以在信號線和地層之間形成一個隔離層，防止電磁干擾的傳播。這有助于減少信號線上的串擾和噪聲，提高信號的傳輸質量。

綜上所述，高速信號伴隨地過孔在高頻率、高速數字信號傳輸中起到了連接地、降低地回流路徑阻抗、提供局部電容和防止電磁干擾等重要作用，有助于提高電路的性能和可靠性。

當信號在傳輸過程中換層時返回電流是怎么流動的？

如圖四層板的橫截面。其中信號路徑從第一層開始，然后通過過孔到第四層。返回電流將從的第三層切換到第二層。

那么通過CST仿真來看一看加不加伴隨地過孔對EMI輻射發(fā)射有什么影響

如下圖，一個高速信號的八層板，仿真的信號速率1000Mbit/s。信號從發(fā)射端出發(fā)從TOP層換層到第六層信號層再換層到BOTTOM層的接收端。第二層和第七層是GND層。

用CST分別來仿真放置伴隨地過孔和不放置伴隨地過孔的PCB的電場強度。如圖左邊是放置伴隨地過孔，右邊是不放置伴隨地過孔。

仿真結果

為了方便查看和對比電場強度，電場范圍我都設置的-85~-150dB(V/m)

從圖中仿真結果可以看到，放置伴隨地過孔最大電場強度：-93dB(V/m),而不放置伴隨地過孔最大電場強度-86dB(V/m)。另外每一個過孔附近的電場強度顏色都是不放置伴隨地過孔更強更深。說明不放置伴隨地過孔會導致信號換層的地方發(fā)射電場更強，有可能帶來EMI輻射發(fā)射問題。

那么這是什么原因導致的呢？

小編認為的原因是：高速信號的回流路徑總是找它的最小阻抗路徑，電流總會通過地平面上沿著信號線傳輸路徑回流到發(fā)射端。由于在信號換層的過孔周圍沒有GND的伴隨地過孔，也就是信號回流的最小阻抗路徑走不通，導致大量的電流聚集在過孔附近。此時PCB形成一個偶極子天線。從而將信號向外輻射。如果此時給它放置伴隨地過孔，電流就會很舒服從它的最小阻抗路徑回流到發(fā)射端，此時電流環(huán)路最小，電場強度與電流回路面積成正比，所以此時輻射發(fā)射也是最小。

以上是小編的個人理解，一家之言，僅供參考。有說的不好和不對的地方還請多多指正，多多包涵。非常感謝您的觀看。

（內容、圖片來源： CST電磁兼容性仿真，侵刪）

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