高速PCB中电源完整性的设计

如在图4中所示，在数字器件和模拟器件共存的高速PCB中，为了防止数字器件所带来的高频噪声对模拟器件造成影响，我们把数字地和模拟地进行了分隔，分立的数字地和模拟地用0欧电阻通过一点接地最后与电源地相连形成回路。这样就把数模两部分噪声进行了隔离，但同时也引进了问题，由于地层的分隔破坏了地层的连续性，阻碍了信号的小环路回路，这就使信号回路阻抗增大，增加了出现电源完整性问题的可能，同时大回路的返回路径也增大了回路的射频辐射和板间的电磁兼容性。为了避免以上的问题，在数字器件和模拟器件混合布局中我们提倡采用统一地，就是将数字器件和模拟器件分区布局，而地则不进行分隔。合理地对数模器件进行布局，通过基尔霍夫定律我们知，高频下电路地返回路径将沿着最小阻抗，即最小的环路面积返回，数字器件和模拟器件的返回路径也将分别在数字器件和模拟器件所对应的镜像路径返回，它们之间不会引起干扰。

对于高集成度的PCB设计中，由于信号线的走线可能比较复杂，形成的回路面积可能比较大。如图5，在四层板中，某信号源的信线在顶层经过地层和电源层后从地层传输，最后返回。在这个传输路径中，高频信号线所形成的信号回路非常大。为了解决这个问题，我们在靠近信号线的附近，在电源层和地层之间加了一个电容。这样，对于高频信号来说，顶层的信号线在地层上将会产生一个镜像回路，而地层的信号线将在电源层上产生一条镜像回路，这两条镜像回路将与电源层和地层之间的电容构成回路，这样我们就尽可能地利用电源层和地层作为回路，减少了返回环路面积，从而减少了产生电源完整性及板间电磁兼容问题地可能性。

五、结束语

现今高速数字电路的设计趋向于复杂，多电源的应用、电源电平的降低、芯片的高反应速度和高敏感度以及PCB的高集成度所带来的设计影响，板内的电源完整性问题也越来越严重且受到广泛的重视。因此本文通过对电源完整性问题的分析提出了其产生因素，并就电源完整性提出了一些设计方法，这对于优化PCB的EMC设计具有一定的价值。