在做PCB設計時，你是否遇到這樣的問題：

“為什么差分或者重要信號換層時，要在旁邊加地過孔?”

別小看這個小小的GND過孔，它可是提升信號完整性的關鍵武器!

今天，我們就通過仿真圖例詳細講清楚這個問題，一次解決你心中的疑惑!

差分換層，信號怎么走?先看一個經(jīng)典場景

如下圖所示，為了方便理解，我們在PCB上只放置了兩個連接器，它們的網(wǎng)絡相同，并通過中間一段信號線連接。這條線在中途換了一次層，上半段在頂層，下半段在底層：

圖一

圖二

圖一、圖二：信號換層后，觀察返回電流路徑。

說明：在未加地過孔的情況下，電流從信號底部的GND層回流，但在過孔處發(fā)生了四散回流，無法形成緊密閉環(huán)。

信號回流“迷路”了?看圖就懂

圖三：顯示回流路徑已不再局限于最近的GND層，反而分散到多個地層，信號完整性大打折扣。

圖三

說明：電流跨層回流路徑變長、繞遠路、信號干擾變大，抗干擾性能下降。

地過孔的“魔法”，瞬間改善信號質(zhì)量!

那么我們試試看，在信號過孔旁邊加一個地過孔，效果會怎么樣?

圖四~圖六：添加地過孔后的仿真圖。

圖四

圖五

圖六

說明：電流在過孔處不再四散，返回路徑明顯集中，電磁干擾降低，信號更純凈!

那地過孔放遠一點呢?行不行?

圖七、圖八：我們將地過孔與信號孔拉遠進行仿真。

圖七

圖八

說明：電流回流路徑再次擴散，說明地孔距離越遠，信號完整性越差，應盡量靠近!

一圈地孔，會不會更好?

我們進一步升級，在信號孔四周打一圈地過孔!

圖九~圖十一：對比一個地孔和一圈地孔的效果。

圖九

圖十

圖十一

說明：信號回流路徑更加集中，雖然提升不如預期巨大，但對抗干擾依舊有效。

終極優(yōu)化：包地 + 縫合地孔!

最后，來一個終極版本——給信號線包地，并每隔一定距離打地孔。

圖十二~圖十四：最優(yōu)信號回流路徑仿真圖。

圖十二

圖十三

圖十三

圖十四

說明：地層干凈，回流電流高度集中在信號線下方，信號質(zhì)量最優(yōu)。

總結(jié)：4點記牢，信號回流不卡殼!

差分/重要信號換層處必須加地過孔，確保電流閉環(huán);

有空間就包地，并規(guī)律地打地孔，信號穩(wěn)定如磐;

扇孔時GND焊盤旁邊務必加GND過孔;

板子設計完成后，空地要加縫合過孔，讓回流就近走，提升抗干擾。

不懂信號完整性，電路再復雜也白搭!

本篇文章就是硬核PCB設計師都該掌握的知識點，快轉(zhuǎn)發(fā)、收藏，提升你的設計水準!

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