在做PCB設(shè)計(jì)時(shí)，你是否遇到這樣的問(wèn)題：

“為什么差分或者重要信號(hào)換層時(shí)，要在旁邊加地過(guò)孔?”

別小看這個(gè)小小的GND過(guò)孔，它可是提升信號(hào)完整性的關(guān)鍵武器!

今天，我們就通過(guò)仿真圖例詳細(xì)講清楚這個(gè)問(wèn)題，一次解決你心中的疑惑!

差分換層，信號(hào)怎么走?先看一個(gè)經(jīng)典場(chǎng)景

如下圖所示，為了方便理解，我們?cè)?a target="_blank">PCB上只放置了兩個(gè)連接器，它們的網(wǎng)絡(luò)相同，并通過(guò)中間一段信號(hào)線連接。這條線在中途換了一次層，上半段在頂層，下半段在底層：

圖一

圖二

圖一、圖二：信號(hào)換層后，觀察返回電流路徑。

說(shuō)明：在未加地過(guò)孔的情況下，電流從信號(hào)底部的GND層回流，但在過(guò)孔處發(fā)生了四散回流，無(wú)法形成緊密閉環(huán)。

信號(hào)回流“迷路”了?看圖就懂

圖三：顯示回流路徑已不再局限于最近的GND層，反而分散到多個(gè)地層，信號(hào)完整性大打折扣。

圖三

說(shuō)明：電流跨層回流路徑變長(zhǎng)、繞遠(yuǎn)路、信號(hào)干擾變大，抗干擾性能下降。

地過(guò)孔的“魔法”，瞬間改善信號(hào)質(zhì)量!

那么我們?cè)囋嚳?，在信?hào)過(guò)孔旁邊加一個(gè)地過(guò)孔，效果會(huì)怎么樣?

圖四~圖六：添加地過(guò)孔后的仿真圖。

圖四

圖五

圖六

說(shuō)明：電流在過(guò)孔處不再四散，返回路徑明顯集中，電磁干擾降低，信號(hào)更純凈!

那地過(guò)孔放遠(yuǎn)一點(diǎn)呢?行不行?

圖七、圖八：我們將地過(guò)孔與信號(hào)孔拉遠(yuǎn)進(jìn)行仿真。

圖七

圖八

說(shuō)明：電流回流路徑再次擴(kuò)散，說(shuō)明地孔距離越遠(yuǎn)，信號(hào)完整性越差，應(yīng)盡量靠近!

一圈地孔，會(huì)不會(huì)更好?

我們進(jìn)一步升級(jí)，在信號(hào)孔四周打一圈地過(guò)孔!

圖九~圖十一：對(duì)比一個(gè)地孔和一圈地孔的效果。

圖九

圖十

圖十一

說(shuō)明：信號(hào)回流路徑更加集中，雖然提升不如預(yù)期巨大，但對(duì)抗干擾依舊有效。

終極優(yōu)化：包地 + 縫合地孔!

最后，來(lái)一個(gè)終極版本——給信號(hào)線包地，并每隔一定距離打地孔。

圖十二~圖十四：最優(yōu)信號(hào)回流路徑仿真圖。

圖十二

圖十三

圖十三

圖十四

說(shuō)明：地層干凈，回流電流高度集中在信號(hào)線下方，信號(hào)質(zhì)量最優(yōu)。

總結(jié)：4點(diǎn)記牢，信號(hào)回流不卡殼!

差分/重要信號(hào)換層處必須加地過(guò)孔，確保電流閉環(huán);

有空間就包地，并規(guī)律地打地孔，信號(hào)穩(wěn)定如磐;

扇孔時(shí)GND焊盤(pán)旁邊務(wù)必加GND過(guò)孔;

板子設(shè)計(jì)完成后，空地要加縫合過(guò)孔，讓回流就近走，提升抗干擾。

不懂信號(hào)完整性，電路再?gòu)?fù)雜也白搭!

本篇文章就是硬核PCB設(shè)計(jì)師都該掌握的知識(shí)點(diǎn)，快轉(zhuǎn)發(fā)、收藏，提升你的設(shè)計(jì)水準(zhǔn)!

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