很多人對(duì)于PCB走線(xiàn)的參考平面感到迷惑，經(jīng)常有人問(wèn)：對(duì)于內(nèi)層走線(xiàn)，如果走線(xiàn)一側(cè)是VCC，另一側(cè)是GND，那么哪個(gè)是參考平面?

要弄清楚這個(gè)問(wèn)題，必須對(duì)了解傳輸線(xiàn)的概念。我們知道，必須使用傳輸線(xiàn)來(lái)分析PCB上的信號(hào)傳輸，才能解釋高速電路中出現(xiàn)的各種現(xiàn)象。最簡(jiǎn)單的傳輸線(xiàn)包括兩個(gè)基本要素：信號(hào)路徑、參考路徑(也稱(chēng)為返回路徑)。信號(hào)在傳輸線(xiàn)上是以電磁波的形式傳輸?shù)?，傳輸線(xiàn)的兩個(gè)基本要素構(gòu)成了電磁波傳輸?shù)奈锢憝h(huán)境。從電磁波傳輸?shù)慕嵌葋?lái)講，信號(hào)路徑和參考路徑一道構(gòu)成了一個(gè)特殊物理結(jié)構(gòu)，電磁波在這個(gè)結(jié)構(gòu)中傳輸。從電流回路角度來(lái)講，信號(hào)路徑承載信號(hào)電流，參考路徑承載返回電流，因此參考路徑也稱(chēng)為返回路徑。

對(duì)于PCB上的表層走線(xiàn)，走線(xiàn)和下面的平面層共同構(gòu)成了電磁波傳輸?shù)奈锢憝h(huán)境。這里，走線(xiàn)下面的平面到底是什么網(wǎng)絡(luò)屬性無(wú)所謂，VCC、GND、甚至是沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)的孤立銅皮，都可以構(gòu)成這樣的電磁波傳輸環(huán)境，關(guān)鍵在于下面的平面是導(dǎo)體，這就夠了。信號(hào)路徑是表層走線(xiàn)，所以下面的平面就是參考路徑。對(duì)于PCB上這一特殊結(jié)構(gòu)，參考路徑是以平面的形式出現(xiàn)的，所以也叫參考平面。從電流回路的角度來(lái)說(shuō)，參考平面承載著信號(hào)的返回電流，所以也叫返回平面。下面的圖顯示了表層走線(xiàn)的場(chǎng)分布和電流分布。這里參考平面的作用應(yīng)該很清楚了：作為電磁波傳輸物理環(huán)境的一部分(從電磁波傳輸角度)、作為電流返回路徑(從電流回路角度)。

如果搞懂了上面的邏輯，那么內(nèi)層走線(xiàn)的參考平面在哪就很清楚了，走線(xiàn)、上方平面、下方平面3者共同構(gòu)成了電磁波傳輸?shù)奈锢憝h(huán)境，所以上下兩個(gè)平面都是信號(hào)的參考路徑，也就是參考平面，從下面的場(chǎng)分布圖中可以很清楚的看到物理環(huán)境和場(chǎng)分布的關(guān)系。從構(gòu)成電流回路的角度來(lái)看，下圖的電流分布圖也很清晰的顯示出返回電流的分布，如果兩個(gè)平面和走線(xiàn)之間的間距近似相等，那么兩個(gè)平面上的返回電流也近似相等，此時(shí)，兩個(gè)平面同樣重要。從這個(gè)角度也能很好的理解兩個(gè)平面都是參考平面。如果還是無(wú)法理解為什么兩個(gè)平面都是參考平面，不防好好看看下面的這個(gè)圖，無(wú)論從哪個(gè)方面來(lái)看，兩個(gè)平面是完全對(duì)稱(chēng)的，為什么還糾結(jié)哪個(gè)是參考平面，如果一個(gè)是，那么另一個(gè)為什么不是?

理解參考平面的最直接的方法就是“構(gòu)成電磁波傳輸?shù)奈锢憝h(huán)境”。

看看感到困惑的結(jié)構(gòu)，是否滿(mǎn)足這個(gè)條件?

很寬的無(wú)網(wǎng)絡(luò)孤立銅皮可以么?

當(dāng)然導(dǎo)體必須是“平面形式”才能稱(chēng)為“參考平面”，要不然何來(lái)平面之說(shuō)!

審核編輯：湯梓紅

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