PCB设计中“跨分割”问题，合格的工程师应该这样处理

在 PCB 批量板厂的设计环节，电源平面或地平面的分割会使平面不再完整。当信号走线时，其参考平面可能从一个电源面跨接到另一个电源面，这就是信号跨分割现象。

对于低速信号，跨分割或许影响不大，但在高速数字信号系统里，高速信号以参考平面作为返回（回流）路径。若参考平面不完整，会产生诸多不良影响：

• 致使走线阻抗不连续。
• 易引发信号间的串扰。
• 造成信号反射。
• 增大电流环路面积和环路电感，使输出波形易振荡。
• 增加向空间的辐射干扰，且更易受空间磁场影响。
• 加大与板上其他电路产生磁场耦合的可能性。
• 环路电感上的高频压降构成共模辐射源，通过外接电缆产生共模辐射。

所以，PCB 布线要尽量靠近一个平面，避免跨分割。若必须跨分割或无法靠近电源地平面，这种情况只允许在低速信号线中出现。

PCB 设计中跨分割的处理

若 PCB 设计中不可避免地出现跨分割，需对分割进行缝补，为信号提供短回流通路。常见处理方式如下：

• 缝补电容（Stiching Capacitor）：通常在信号跨分割处放置 0402 或 0603 封装的瓷片电容，容值为 0.01uF 或 0.1uF。若空间充足，可多放几个。同时，要尽量保证信号线在缝补电容 200mil 范围内，距离越近越好。电容两端网络分别对应信号穿过的参考平面的网络。
• 跨线桥接：常见的是在信号层对跨分割的信号 “包地处理”，也可能是其他网络的信号线。“包地” 线要尽量粗。

知识扩展：高速信号布线技巧

• 多层布线：在 PCB 批量板厂的高速信号布线中，电路集成度高、布线密度大，多层板是必要选择，也是降低干扰的有效手段。合理选层数可大幅减小印板尺寸，利用中间层设置屏蔽、就近接地，有效降低寄生电感、缩短信号传输长度、减少信号交叉干扰。
• 引线弯折越少越好：高速电路器件管脚间引线弯折应尽量少。最好采用全直线，如需转折，用 45° 折线或圆弧转折。在低频电路中这仅为提高钢箔固着强度，在高速电路中可减少信号对外发射和相互间的耦合、反射。
• 引线越短越好：高速信号布线电路器件管脚间引线越短越好。引线长会使分布电感和分布电容值增大，影响高频信号通过，改变电路特性阻抗，导致反射、振荡等问题。
• 引线层间交替越少越好：高速电路器件管脚间引线层间交替要少，即元件连接过孔越少越好。一个过孔约带来 0.5pf 的分布电容，会显著增加电路延时，减少过孔数可提高速度。
• 注意平行交叉干扰：高速信号布线要留意信号线近距离平行走线产生的 “交叉干扰”。若无法避免平行分布，可在平行信号线反面布置大面积 “地” 来减少干扰。
• 避免分枝和树桩：高速信号布线应避免分枝或形成 “树桩”。树桩对阻抗影响大，会导致信号反射和过冲，设计时可采用菊花链方式布线降低影响。
• 信号线尽量走在内层：高频信号线在表层易产生较大电磁辐射，也易受外界干扰。将其布线在电源和地线之间，利用电源和底层对电磁波的吸收，可减少辐射。