自我治疗pcb难病
Q:来自第一个专门治疗PCB疑难杂症的小组。 用4层板，层叠TOP-GND-POWER-BOTTOM行走，制作共面电阻。 参考第3层，正好走在天线下的第3层区域的电源3V3，有影响吗？ 还是天线参考必须是GND？
这个问题我想使用直接和群友交流的截图，但是考虑到很多人都在问，这样的问题我不太清楚。 干脆写一篇关于这个难题的文章。 首先电源平面一定可以做基准平面。 常见的DDR六层板一般使用电源层作为DDR信号的参考平面，但这种设计几乎不会犹豫。 我们需要理解的问题是电源平面能否用作RF信号、高速信号的基准平面。
第一，我们需要弄清楚什么是参考平面？首先，确保它是平面，也是完整的平面。 从表层走线来说，走线及其下的平面层共同构成了电磁波传输的物理环境。 与引线下的平面是什么样的网络属性无关。 VCC、GND甚至是没有网络的孤立铜皮都可以构成这种电磁波传输环境。 总之，下面的平面是导体就可以了。 因为信号路径是表层行驶线，所以下面的平面是参考路径。 对于PCB上的这种特殊结构，参考路径以平面的形式出现，因此也称为参考平面。 从电流电路的角度来看，基准平面承载着信号的返回电流，因此也称为返回平面。 下图表示表层走线的场分布和电流分布。
用内层横移来说，横移、上方平面、下方平面三个平面共同构成电磁波传输的物理环境，所以上下两个平面都是信号的基准路径，也就是基准平面，从下面的场分布图可以清楚地看出物理环境和场分布的关系。 从构成电流回路的观点来看，下图的电流分布图也能清楚地表示返回电流的分布。 如果两个平面和引线之间的间距大致相等，则两个平面上的返回电流也大致相等。 在这种情况下，两个平面也同样重要。 从这个角度也很清楚，两个平面都是参考平面。
我们知道信号传输线的两个基本要素，信号路径以及参考路径，这里参考平面的作用应该很清楚了：作为电磁波传输物理环境的一部分（从电磁波传输角度）、作为电流返回路径（从电流回路角度）。简单点说，参考平面两个点：算阻抗和提供回流路径。所以如果只是单纯的满足阻抗一致要求，无论是GND平面还是电源平面都是可以的。但是一般情况下，参考平面主要是作为电流返回的路径。所以就有了下面的问题。
第二，信号是如何参考电源平面的？电源面也可以作为基准面计算出阻抗，但从电流反馈路径进行分析。
下图的4层板PCB信号通过通孔更换基准电源
在信号源以接地面为基准面情况下，回流路径当然是接地面，在高速信号在信号线中传播时，在信号电流向前方传播的过程中，在与基准面间存在电容性耦合，因此当发生dV/dt时，存在电流经由耦合电容流向基准面的现象，在传输路径正下方的位置，过渡电流为源极
但是，如果信号的参考是电源平面，则信号的回流首先流向电源层，然后通过电源与接地网络之间的Cpg流向接地网络，最后经过接地层流向源极侧电路，最终形成完整的电流回路。 我们知道控制高速信号的电路阻抗非常重要，因为它直接影响信号的传输特性。
这里正好涉及到三个知识点，大家平时可能都不介意：
1、需要在高速信号转换层中增加回流的通路孔，这里其实是增加一个垂直回流路径，这对于高速信号是非常必要的。
2 )图像实际上可以看出高速信号在改变图层后仍然尽可能为同一类型的参考平面的优点。
3 )当电源、地层之间存在足够的去耦电容时，其交流阻抗极小，交流信号可以在任何一层传输。 换言之，对于交流信号，电源、地层没有区别。
第三，高速信号可以参考电源层吗？ 与地平面相同，电源平面也是低阻抗信号反馈路径假如如果有足够的旁路电容器，则电源平面传输与地平面相同，是一个电源面和地平面或者两个电源平面的带状传输但是，在信号参考电源层布线的情况下，回流路径中对信号影响最大的是Cpg电源和接地网络之间的电容性通道。 它可以是分布在电源网络上的复杂去耦电容器，也可以包括电源地层平面之间的平板电容，结构非常复杂，每个频率呈现的阻抗特性不同，难以量化和控制，难以成立。
即使靠近信号层的是电源层，返回信号也会经由电源层最终返回地层。 因为信号输入时以地为基准层。 但是，如果去耦不顺利，电源层和地层之间的阻抗变大，则返回信号会受到很大的阻抗。
信号参考电源层会影响信号质量，电源层间的阻抗成为影响的主要原因，信号频率越高，影响越明显。 当然，并不是所有的信号都不能参考电源。 具体有多少频率哪些信号可以参考电源，要看实际的PCB设计和PDN网络的实际情况，最好能利用仿真软件进行分析验证。
根据信号设计的指定，为什么需要参考其自身的电源层？ 因为芯片内部的信号参考电源，所以最好在PCB中参考电源，但是因为在许多芯片设计中高速信号是参考目的地，所以在许多高速信号的设计指导中推荐参考目的地。 在高频带中电源去耦电容明显低，阻抗特性低，电源和接地表现为等电位，但由于去耦电容位置的配置问题，信号的回流面积增大，有可能影响信号质量，因此对于许多高速信号，参照处比较好。
建议：高速信号建议参考地平面，至少有一个完
整的地平面；另外电源平面需要与地平面紧耦合，即紧紧的挨在一起，如同新婚小夫妻。 第四：RF射频信号能否参考电源层？其实用高速信号能否参考电源层的理论也可以解释RF射频信号能否参考电源层的问题，从返回路径看，RF射频信号更不适合参考电源层。电源层与地层之间阻抗和耦合不好就会对RF信号产生的影响很大。要知道，电源层非真正的地，从EMI角度也不推荐用电源平面做微带线的地，信号返回地路径可能变得很长，也有可能受到干扰。另外，电源、地平面均能用作参考平面，且有一定的屏蔽作用，但相对而言，电源平面具有较高的特征阻抗，与参考电平存在较大的电位势差。从屏蔽的角度来看，地平面一般都做了接地处理，并作为基本电平参考点，其屏蔽效果远远优于电源平面。
那对于RF的电源怎么处理了？RF电路的电源尽量不要采用平面分割，整块的电源平面不但增加了电源平面对RF信号的辐射，而且也容易被RF信号的干扰。所以电源线或平面一般采用长条形状，根据电流的大小进行处理，在满足电流能力的前提下尽可能粗，但是又不能无限制的增宽。在处理电源线的时候，一定要避免形成环路。电源线和地线的方向要与RF信号的方向保持平行但不能重叠，在有交叉的地方最好采用垂直十字交叉的方式。