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遇事不決,PCB電磁絕學(xué)

發布時間:2026-04-13 13:34:43

PCB信號回流,隔山打牛

高速先生(shēng)成員--薑傑

高(gāo)速先生前段時間分享過一篇文章《諧振威力,不容小覷》,介紹了平麵諧振(zhèn)影響(xiǎng)信號插損的案例。

細心的粉絲發現一個問題:案例中的器件布(bù)局(jú)在單板(bǎn)的TOP層(céng),產生諧振的電源平麵在L13層,如果說(shuō)L13層以下的布(bù)線層,比如L18及L22層信號過(guò)孔穿過諧振腔,受到影響還能理解。

那(nà)麽,對於背鑽(zuàn)後的L9層和L11層的信號過孔(kǒng),在Z軸方向上,明明離著諧振腔還有一(yī)定(dìng)的間距,為什麽插(chā)損也會受影響?

382-01.png 

文字描述略複雜,看圖一目了然。為了讓大家(jiā)看清楚Z軸方向的間距H,圖中僅展示L9層信號走線、相(xiàng)應差分過孔,以及L13層的電源平麵。

 382-02.png

乍一看,信號路徑與電源平麵完全沒有交集(jí)插損異常出現的沒來(lái)由,分(fèn)析無從下手……

如果能換個角度,比如,電磁(cí)場的分布,問題便會迎(yíng)刃而解。

 382-03.png

信號傳輸過程(chéng)中場的分布如下,答案就在其中!

 382-04.png

給關鍵位置來個懟臉特寫:

382-05.png 

所以,真(zhēn)實的情況是,看似毫無關聯的信號路徑與電源平麵,實際通過電磁(cí)場暗通(tōng)款曲。

接下(xià)來,高速先生將通過仿真(zhēn)對比,展示信(xìn)號插損跌落從無到有的過(guò)程,從而說明信號路徑與電(diàn)源平麵間(jiān)距的影響。

這次選擇的仿(fǎng)真對象是L7層信號(對(duì)應過孔下端的藍色走線層麵),如果大家還有印象的話(沒印象可以直接(jiē)翻看文初第一個圖),該層(céng)走線的(de)插損最(zuì)初是沒有異常跌(diē)落的(de)。模型調整的是原本位於L13層電源平麵(圖中紫色高亮)的層麵。同(tóng)時,為(wéi)了減(jiǎn)少變量,讓結論更清晰,模型中的過孔stub全部設置為0,直接上圖:

382-06.png 

插損仿真結果如下:隨著電源平(píng)麵與信號(hào)路徑越來越近,插損異常跌落從無到有,並逐漸增大。

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電場分布仿真結果反映了同樣的趨(qū)勢(shì),隨著電源平麵與信號路(lù)徑越來越近(jìn),電源平麵上的電(diàn)場強度逐漸(jiàn)增加。

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看到這裏,嚴(yán)謹的粉絲可能又會問了:過孔stub為0隻是理想情況,實際stub長度到底有多大影響呢?

別急,我們保留L7層走線,L9層電源平麵的模型(位於中(zhōng)間(jiān)的L8層是GND平麵)繼(jì)續研究。

 382-09.png

通過對比發現,隨著stub長度的增加,插損跌落(luò)的幅(fú)度隨之加大。這也從另一個角度說明,平麵諧振腔距信號(hào)路徑(雖然過孔(kǒng)stub是我們極力避免的,但也是信號路徑的一部分)越近,對信號產生的影響也越大。

382-10.png 

綜(zōng)上,平麵諧振對信號(hào)插損的影響,並非隻存在於(yú)信號路(lù)徑穿過諧振腔這一種情況——即(jí)便兩者在Z軸方向有一定間距,通過(guò)電磁場(chǎng)的隔山打牛,依然(rán)可能會引發插損異(yì)常(cháng)。

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