在印刷电路板设计中，为什么要尽可能使用接地层？接地层降低了信号返回路径的电感。这又使由瞬时接地电流产生的噪声最小。本文将讨论信号路径如何在多层PCB上工作以及返回路径电感的概念。阻抗最小的信号选择路径考虑使用双层电路板，如图1所示。底层是接地层，电流源连接到顶层的U形走线。顶层的走线通过VIA1和VIA2连接到底层。图1. AnalogDevices提供的图片。首先，如图2所示，将DC电流注入顶部走线。图2.图像由AnalogDevices提供。电流沿U形走线下降。然后，将VIA1传递到地面。接地层的哪一部分将电流带回VIA2？可以将接地平面想象为无限数量的平行窄轨迹。电流将选择阻抗相对较小的走线。由于从VIA1到VIA2的直接路径最短且电阻最小，因此大部分电流将流经该路径。当离开电阻最小的路径时，电流密度迅速下降。假定将交流电流注入U形走线中。它会采用相同的直流电流路径吗？直流电流以最小的阻抗（或最小的电阻）作为路径。对于交流电流，阻抗取决于路径的电阻和电感。尽管最短的路径提供最小的电阻，但不一定提供最小的电感。路径的电感取决于电流产生的环路面积。图3显示了一个由信号跟踪及其返回路径创建的示例电流环路。如果电流产生的环路面积增加，则电感将成比例地增加。图3. AnalogDevices提供的图片。例如，图4中的红色返回路径比绿色路径产生更大的循环。因此，在两条路径之间，交流电流通过绿色路径，绿色路径的电感较小。对于路径的总阻抗，实际上应该考虑电阻和电感。但是，随着交流信号频率的增加，电感对路径阻抗的贡献大于电阻的数量级。因此，如图4所示，高频返回电流将直接在U形走线下方流动，以最大程度地减小环路面积（为简单起见，忽略了路径电阻）。当将此路径留在接地平面中时，电流密度将迅速降低。图4. AnalogDevices提供的图像。对于上面的示例，我们有一个接地平面，可以将其想象为无限数量的狭窄平行路径。返回电流流经使阻抗最小化的那些路径。对于双层电路板，我们无法承受接地层的费用。在这种情况下，返回电流可能会有一条轨迹（而不是一条平面）。即使电流可能表现出较大的电感，也必须强制电流通过此路径。对于双层电路板的某些关键信号走线（例如时钟信号），我们可以路由适当的返回路径，但是我们无法在电路板上的所有走线上执行此操作。如何减少双面电路板上所有走线的电流路径电感？我们将很快讨论双层板的高效接地系统。