地平面--高速布线

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1. 概念
   回顾传输线，由任意两条有一定长度的导线组成，一条为信号路径，一条为返回路径。基本电路理论告诉我们，信号是由电流传播的，明确的说，是电子的运动。电子流的特性之一就是电子从不在任何地方停留，无论电流流到哪里，必然要回流。因此电流总是在环路中流动，电路中任意的信号都以一个闭合回路的形式存在。
   
   何影响信号电流或返回电流路径的因素都会影响信号遇到的阻抗。这就是为什么无论是在PCB、连接器还是IC 封装上，都应像设计信号路径一样仔细设计返回路径。
   线缆专门设计有与信号路径相邻的返回路径，这种方法对于同轴线缆和双绞线线缆同样适用。而在电路板上，信号最理想的返回路径是大面积的金属或平面层，该金属层将成为参考平面。通常，这将是一个接地平面，并且需要在信号走线的相邻层上，并在它们之间有一层电介质。有了明确定义的走线和参考平面，信号的能量将被包含，不会溢出平面到达电路板堆叠中的下一层。这有助于防止信号的能量干扰该区域中的其他信号。但是，如果未正确完成走线和参考平面的配对，则可能会导致PCB性能出现问题。

2. 作用
   如果没有良好设计的参考平面，就不可能获得高速高性能而又符合EMI要求的电子系统。引入电源/地平面除了获得更好的高频功率传输外，还起到提高信号完整性和控制EMI问题的重要作用
   1）就功能而言，电源/地平面为PCB上所有器件提供了稳定的电能供给，并为所有器件提供一个在干净稳定的工作参考电压。
   2）就信号完整性而言，电源/地平面为高速信号提供了一条低阻抗的返回路径从而使得高速数字信号的传输成为可能。PCB上的所有高速走线都是以电源/地平面为返回路径的，包括差分对。在高速场合，返回电流位于信号线的正下方(电源/地平面上) 以获得最小的回路阻抗。
   3）就 EMI而言，参考平面为高速电流提供了阻抗最小的返回路径，减小了回路的面积和阻抗，从而减小了回路的辐射。电源/地平面在形成涡流时表现为镜像平面，又为PCB或封装上的走线和元件提供了一定程度的电场/磁场屏蔽效应。总之，电源/地平面为电流提供了一条低阻抗电流通路，这种低阻抗通路提高了高速功率传输的效率、高速信号传输的质量并减小了高速信号的EMI问题

3. 常用规则
   对于有一定经验的工程师都知道，高速信号参考平面即可以是地平面，也可以是电源平面。下图，对于六层板来说，1，3层参考的就是第2层，也就是地平面。第4，6层就是参考的是第5层，也就是参考电源层
   
   信号回流路径最终都是回流到GND，但是POWER也可以作为参考平面，解释有两种：1）对于交流信号而言，POWER就相当于GND，在小信号通路中，直流电源均看成是GND，因为POWER与GND之间有大电容，对于交流信号，形成了低阻抗的通路。2）POWER与GND之间有耦合电容，形成了通路，所以在设计中，对于高频信号，换层时增加回流过孔，减少回流路径。另外也需要注意，如果参考平面为POWER，其之间的耦合电容越大越好。这也解释了为什么GND平面与POWER平面越近越好，因为增加耦合电容，提供低阻抗通路。综上，参考平面最好在同一层，如果不在同一层，那最好是同一属性的参考平面。
   
   
   信号包地
   连续的一大层地
   去耦电容，提供交流回路
   在底层走的信号线，在对应的电源层尽量放去耦电容来使信号到地。