返回路径与返回电流

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还记得初中物理,玩过毛发摩擦橡胶棒,产生电荷。这里的电荷是静电。带电的物质里自由电荷按照一定的方向移动,产生了电流。所以电压的存在是产生电流的基础,这一点是明确的。

之前学习中,有一点是疑惑的:电路是不是一定要回路?换句话说,为什么有返回路径?

生活中,产生的静电,电压是瞬时的,电流也是瞬时电流,没有回流的。但在实际应用中,我们需要的是长期稳定且持续的电流。电荷沿电线从电源一极搬到了另一极,同时电源内部释放能量,内部反向搬运电荷,所以电势差不会消失,电流就保持稳定了。

这时候,闭合环路会一直存在。电路中任意的信号都以一个闭合回路的形式存在,电流总是在环路中流动。

信号通常借助于地和电源平面来完成回流。需要注意的是,高频信号和低频信号的回流路径的选择是不相同的,低频信号选择的是阻抗最低的路径,高频信号选择的是感抗最低的路径

信号路径切换,参考平面发生改变的回流,需要注意平面电压,或者并联低电感的去耦电容,但更多是用返回地孔,靠近信号过孔,有些资料给出的距离是≤100mil方式来处理,也有资料给出的距离是≤80mil,这个取决于产生的实际设计情况。

差分信号发的回流,同一层两根线之间的耦合,这里的耦合有紧耦合和松耦合的区分,对内两个信号互相为返回路径,是不是就不考虑参考平面?受制于芯片工艺,过孔转换等因素,差分信号无法完全实现对称,不可避免存在共模分量,还是建议通过参考平面来实现回流

参考电源面的回流,如果电源层与地层距离比较近,也就是介质层比较薄,耦合大阻抗小,其实影响不大。但是如果距离比较远,到达发送端后,电源平面回到地平面,回流就会有影响,这种情况还是需要注意的。

介质厚度H为4mil,入射电流和返回电流的情况:

介质厚度H为40mil,入射电流和返回电流的情况:

结论:返回路径上回流的大小与返回路径和信号路径的距离有关。

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