差分信号回流路径的全波电磁场解析

的地就可以给信号提供一定的参考，继而可以降低因为非理想回路而造成的对信号质量的影响。而耦模分量没有虚拟的 地参考回路，在跨越开槽区域时需绕路而行，增加了耦模分量的回流路径从而造成耦模分量信号质量的劣化。对于差分信号跨越开槽不能简单的说：差分信号彼此间 可以提供回流路径，所以跨越参考平面开槽影响不大，这种想法不够全面。差分传输线具有两种独特的传输方式---奇模方式和耦模方式。

对于跨越开槽间隙只能说对奇模传输方式几乎没有影响，但耦模传输方式的影响如同单端信号所受的影响。

建议：

尽管两根差分信号的奇模传输方式可以互为回流路径，跨开槽间隙对耦模传输方式会割断信号耦模传输的回流，同时跨分割部分的传输线会因为缺少参考平面 而导致阻抗的不连续。由于差分传输线具有两种独特的传输方式---奇模方式和耦模方式。而奇模与偶模的传输时延不一样，若采用差分信令的差分对因为某些原 因不对称或不平衡，这些因素都会导致信号出现抖动。不要认为差分信号相互提供互为回路路径，即使跨越分割也不会对信号传输质量造成影响。差分信号跨开槽间 隙要慎重，根据实际情况仿真来确定开槽间隙对信号完整性的影响。

以下内容适用于单端信号，也同样适用于差分信号。

对于非理想回路来说，另一个影响就是跨沟传输的多根信号走线之间将具有很高的耦合系数。其耦合的机理是源于沟壑本身：能量被耦合到开槽里，然后通过 开槽线(slotline)的模式传到其它走线上。开槽线也是一种传输线，在这种模式下，开槽两边的导体之间会形成场。由驱动的角度来看，回路的不连续可 以看作是串联了一个电感。如果回路绕过的距离比较小，那么由于感性滤波的作用，信号的上升沿会有一定的衰僐;而如果回路绕过的距离比较大，那么信号的上升 沿将会出现台阶现象。需要注意的是，在处理高速信号的时候，永远不要让两根或以上的走线同时跨越参考平面的沟壑，尽可能保证信号走线下面的参考平面的连续 性。有时候跨沟现象是不可避免的，比如在有些设计中，走线必须经过封装的抽气孔(degassing holes)或者过孔反焊盘(anti-pad)区域的上方。如果信号跨沟是不可避免的，那么在跨沟处信号线的两侧放置一些去耦电容可以降低影响，因为这 些电容可以为信号的回路供了一个交流的通路。虽然提供这样的交流短路电容可以显着的缩短沟壑的(有效)长度，但是实际上往往是不可能在总线的每根走线之间 都放置这样的电容。通过分析了信号走线跨越地平面沟壑的情况，可以得出一些关于参考平面开槽的非理想回流路径的大致结论。

●非理想回路呈现出感性的不连续性。

● 非理想回路将虑掉信号中的一些高频分量，从而延缓了信号的边沿速率。

● 如果回路的绕过的路径较长，这种非理想的回路将在接收端产生一些SI 的问题。

● 非理想回路增加了回路的面积，继而产生一些EMI 问题。

●非理想回路将显着地增大跨沟信号之间的耦合系数。

那么，在PCB 设计时，信号回流和跨分割的处理：

1.根据上面分析可以知道，辐射强度是和回路面积成正比的，就是说回流需要走的路径越长，形成的环越大，它对外辐射的干扰也越大，所以，PCB 布板的时候要尽可能僐小电源回路和信号回路面积。

2. 对于一个高速信号来说，提供好的信号回流可以保证它的信号质量，这是因为PCB 上传输线的特征阻抗一般是以地层或电源层为参考来计算的，如果高速线附近有连续的地平面，这样这条线的阻抗就能保持连续，如果有某段线附近没有了地参考， 这样阻抗就会发生变化，不连续的阻抗从而会影响到信号的完整性。所以布线的时候要把高速线分配到靠近地平面的层，或者高速线旁边并行走一两条地线，起到屏 蔽和就近提供回流的功能。

3.布线时尽量不要跨电源分割，因为信号跨越了不同的电源层后，它的回流途径就会变长，容易受到干扰。当然，不是所有的信号都不能跨越分割，对于低速信号是可以的，因为产生的干扰相比信号可以不予关心。对于高速信号就要严格些，尽量不要跨越。