电磁干扰讲座:传输技术多层通孔和分离平面的概念

区域之间使用电容(大小是有限值)。如附图三所示，C1允许射频能量(是一个交流波形)，穿过一个噪声平面，到达一个分开的、隔离的、安静的平面，这是很糟糕的设计。这些平面的直流电压是不变的，因为在这些平面之间，有使用滤波器来传递直流电压。

如果需要隔离特定的高频电路，可以使用「铁粉芯导线(ferrite bead-on-lead)」，而不是电感，来隔离电源平面，或将电源平面和接地平面隔离。不过，使用这种方法时，必须很小心。如果两平面都包含了高频的射频噪声，则通常要将电源平面和接地平面隔离。如果数字区域和模拟区域都需要一个共同的接地平面，而且需要模拟电源，则只能使用铁粉芯导线来衔接分割的电源平面。

当PCB内出现分离平面(split plane)时，共同的接地平面必须直接位于离散滤波组件下方。所有讯号走线必须紧邻此接地平面；而此滤波组件正是所谓的「桥接器(bridge)」。如此设计的优点是：可以维持0V参考(映像)平面的完整性。这是控制高频EMI所必需的，还可以提供一个最佳的射频回传路径。

为什么不能使用电感呢？这从附图四中，可以得到答案。在直流电压或低频讯号的范围内，铁粉芯的阻抗趋近于0，这对直流电压和低频讯号而言，可以忽略不计，亦即，铁粉芯导线好像不存在一样。但当达到高频的范围时，在供电线路中会产生射频电流，此时，铁粉芯的电阻会持续增加，阻抗也因此直线上升。直到某个特定的频率值，铁磁材质停止作用，阻抗也维持在最高值，不再变化。这是像铁粉芯这种铁磁材料所特有的物理特性。本质上，铁粉芯具有一个大的射频电阻，可以阻绝射频能量在两个分离区域之间传输。而电感具有一个大的电感值(L)，它的感抗(inductive reactance)值是jωL。但在传输路径上，感抗是最不被欢迎的。在电感两端会存在寄生电容，而且，在电感线圈和0V参考平面之间也会有电容存在。由于L和C的作用，于是一个谐振(resonant)电路就这样产生了。藉此，在达到某个特定频率时，射频电流可以在两个隔离区域之间流动，而这些射频电流会影响电路的正常功能。因此，供电线路或高频电路必须经过铁粉芯过滤。

图三：各种不同的分离平面

如果一个分离平面只包含低频电路(模拟)，而另一个分离平面具有高频的交换电路(数字)，这时通常需要使用铁粉芯将它们之间的电源平面和接地平面隔离。不过，这得依照产品的功能和厂商对电源和平面隔离的需要而定。当不允许高频能量在两区域之间传输时，才需要使用这种技术。如果两区域都仅包含低频组件，而且不会受到高频的射频能量之威胁(例如：因高速切换所产生的噪声)，则不需要使用铁粉芯组件，只要使用「单点接地(single-point ground)」(单点共同接地)即可。

图四：铁粉芯的效能特性