多層通孔和分離平面的概念 EMI/EMC 講座(六)

在走線路徑上使用通孔（via），是任何高速傳輸技術(shù)極關(guān)切的課題，因?yàn)樗鼤?huì)產(chǎn)生電磁干擾和串音。此外，在分離的平面之間，絕不能發(fā)生互相重迭（overlay），這是PCB 電路設(shè)計(jì)者最關(guān)心的問題之一。本文將介紹多層通孔、跳接、接地走線的概念及其之間關(guān)系，與各種分離平面的布線技巧，并說明可隔離電源和接電平面的鐵粉芯（ferrite）材質(zhì)之效能特性。多層通孔
當(dāng)要將頻率（clock）訊號(hào)或高威脅性訊號(hào)由來源端繞線（routing）至負(fù)載端時(shí)，通常會(huì)
經(jīng)過走線（trace）到達(dá)一個(gè)繞線平面（routing plane），例如：X 軸，然后經(jīng)過相同的走線到達(dá)另一個(gè)平面----例如：Y 軸。而且假設(shè)每一個(gè)走線是與一個(gè)射頻回傳路徑（RF return path）緊鄰，則沿著全部的走線路徑，就可以與共模射頻電流（common-mode RF current）緊密耦合。不過，在實(shí)務(wù)上，這種假設(shè)只有一部份是正確的。
當(dāng)一個(gè)訊號(hào)走線從一電路層跳至另一電路層時(shí)，射頻回傳電流應(yīng)該沿著走線路徑流動(dòng)。
當(dāng)一個(gè)走線在兩個(gè)平面結(jié)構(gòu)之間，穿過一個(gè)PCB 時(shí)，通常會(huì)將它們視為電源平面和接地平面，或者說這兩個(gè)平面具有相同的電位，而回傳電流在這兩個(gè)平面之間共享。回傳電流唯一可以在這兩個(gè)平面之間跳接（jump），是在去耦合電容的位置上。如果這兩個(gè)平面具有相同的電位，例如：0V（參考電壓），則射頻回傳電流將會(huì)在連接兩平面的通孔處發(fā)生跳接，而此通孔是供給一個(gè)組件使用。
當(dāng)從一個(gè)水平層跳接至一個(gè)垂直層，射頻回傳電流是無法完全如此跳接的。這是因?yàn)樵?BR>走線路徑上，有一個(gè)「不連續(xù)（discontinuity）」，那就是通孔?；貍麟娏鳜F(xiàn)在必須尋找一個(gè)替代的低電感（阻抗）路徑，如此才能完成它的回路。這個(gè)替代路徑可能不在通孔旁邊，結(jié)果，在訊號(hào)走在線的射頻電流可能會(huì)耦合至其它電路中，并產(chǎn)生串音（crosstalk）和電磁干擾的問題。下列的設(shè)計(jì)技巧，能夠有效地減少因?yàn)殡娐穼又g的跳接所產(chǎn)生的串音和電磁干擾問題：
1. 首先，只在一個(gè)繞線層對(duì)所有的頻率訊號(hào)和高威脅性訊號(hào)做繞線，也就是說：X 軸
和Y 軸回路都是在相同的平面上。PCB 電路設(shè)計(jì)者可能會(huì)放棄這個(gè)技巧，因?yàn)樗鼛?BR>乎無法支持「自動(dòng)繞線（autorouting）」。
2. 一個(gè)固定的射頻回傳路徑必須緊鄰繞線層。而且，不因?yàn)槭褂猛谆蜃呔€跳接到另
一個(gè)繞線平面，而造成回路不連續(xù)。
如果必須在水平和垂直的繞線平面之間，使用一個(gè)通孔來繞線，設(shè)計(jì)者必須在每一個(gè)通
孔位置使用接地通孔（率先將接地通孔應(yīng)用到PCB 的人是W. Michael King），訊號(hào)軸是在這些位置上跳接的。接地通孔的電位永遠(yuǎn)是0V