高速信号真的可以参考电源层吗?

news2024/11/16 6:58:32

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  信号电流必须具有完整的环路,才可传递信息。完整的环路即信号由驱动器发出,经导线传输至接收器,然后再通过某种途径由接收器返回驱动器,形成闭环回路。
  高速信号的参考平面一般为信号GND平面,是否可以参考电源平面,严格来讲应经过仿真验证之后,再决定是否可以参考电源平面(实际项目中很多工程师想当然地认为高速信号一定可以参考电源平面,这似乎成了一种共识)。
  之所以说高速信号可以参考电源平面,是因为对于交流信号(高速信号也是一种交流信号)来说,由于直流电源的正极与GND之间存在很多电容器件,并且如果采用多层板设计,电源平面和GND平面之间会形成平板电容,这些电容器件和平板电容,会为高速信号提供低阻抗的路径,此时,对于高速信号,可感性地认为电源和GND短路,所以说高速信号可以参考电源平面,高速信号返回电流最终还是由电源平面经容性耦合,返回到GND平面,才形成完整的回路。
  但是这种低阻抗回路是受频率限制的,因为PCB板上高速信号总是在金属导体上传输,只要有金属导体,并且有电流流过金属导体,那么就会产生电感。电容自身的等效电感、电容与电源平面之间过孔的寄生电感、电容与过孔之间走线的寄生电感、电容自身的频率特性(高频时呈感性)等等,都有可能造成电源与GND平面之间存在一定的阻抗,此时,就不适合采用电源平面作为参考平面。
  至于受限频率是多少,则需要通过仿真知晓,根据仿真结果,优化PCB设计和PDN网络设计。

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