重要信号换成加地过孔的重要性【从仿真看本质】

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前言

为什么需要在差分或者重要信号换层时在它们旁边加上地孔呢？
大家可能如果对画 PCB 没有经验的话，可能不太理解为什么差分线在换层时需要在 差分孔旁边打上地孔，这个问题有很多人都不太明白，为什么要这么做，那么我们接下来 一起学习一下这个知识！
如下图所示，为了方便我们好理解我们在 PCB 板上面只放置了两个座子，两个座子 的网络相同，我们对这个网络进行连接，但是我们走线在中间换了一次孔，也就是说一部 分线分布在顶层一部分线分布在底层，这个时候大家可以看一下我们信号的传输与电流的 返回路径。（下图也是我们 PCB 的叠层，2/4/6/7/9/11 是 GND 层其他是信号层）

大家可观察一下图一和图二，观察一下我们的电流返回路径在没换层之前是一直在我 们的信号线底部传输的，也就是第二层的 GND,但是大家再观察一下再我们换层的那个地
方返回电流在第二层四散开来（其中红色部分是电流比较密集的地方，蓝色部分基本没有电流）

图一

图二
大家还可以看一下图三，这个返回电流不仅仅只是分布在第二层，还会在其他地层流 通，我们的底层那部分信号线与返回电流的传输也是如此。这是我们在过孔旁边不加地空 的效果，那么我们接下来尝试一下在我们换层过孔的旁边加一个地过孔试一下

图三

图四

图五

图六
大家可以看到我们图五和图六的仿真图，我们在过孔旁边放置了一个地过孔后的效 果，当信号换层是，第二层的返回电流相对于之前更加集中了，不像一开始这么分散。 相信大家在看到我们上面不放置地孔与放置地孔的对比图之后，对我们的信号回流有了一 定的概念，这就是一个简单的地孔，但是它可以改善我们的信号质量，那么这个时候我们 还可以尝试一下，假如我把这个孔放远一点会有什么效果呢？

图七

图八
我们可以观察一下图八，可以看到，在过孔放的特别远的情况下，电流的返回路径没 有之前靠近信号孔的时候这么好，所以这个时候知道了，我们的地空与换层时的信号过孔 尽量要靠经一些，具体距离多少信号质量最佳可以通过仿真得出。
我们在此时再在之前的基础之上改善一下，我们试一下在信号孔附近打上一圈地孔看一 下效果。

图九

图十

图十一
我们可以看看图十和图十一的仿真图，对比一下前面只有一个地孔的时候，我们可以 看到信号回流效果更好，但不是很明显。
我们的仿真继续，我们尝试一下给这条信号线做一个包地处理，并且每隔一定的距离 打上地孔，我们看一下仿真图

图十二

图十三

图十三

图十四
大家可以看一下图十二、图十三 、图十四，在地平面的其他区域基本上是没有返回 电流的，返回电流全部集中在我们的信号线下面，这个结果和我们前面全部仿真效果做对 比我们可以肯定最后这个方法无疑是最好的。
这个时候我们可以就应该知道为什么我们的差分在换层时需要在旁边打上回流地过 孔的原因，我们在看完以上这些知识点后我们也可以做一个总结：
1、在给差分换层打 孔时一定要在旁边打上回流地过孔； 2、在空间允许的情况下给重要信号线做包地处理，并且隔一定的间距打上回流地过孔， 这种处理方法信号质量可以保持最佳；
3、我们在扇孔的时候尽量保证每一个 GND 焊盘旁边都要打上 GND 过孔；
4、在我们板子设计完成之后需要在空余的地方打上缝合孔，使信号就近回流，改善信号 质量。

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