电源不会轻易告诉你的Detail-设计先生之回流设计系列（3）
我们知道稳定的供电电压是芯片正常工作的基本条件。当芯片工作电流由电源输出，流经电源分配网络到达芯片端时就会在芯片端造成一定的直流压降和瞬态噪声。一般来说，直流压降和瞬态压降之和必须小于芯片允许的最大电压波动幅度。那么造成器件电压波动的根源有哪些方面：一是器件在高速开关状态下，瞬态交流电流过大，二是在电流回路上存在阻抗和谐振。电源噪声是由电流回路阻抗和瞬态电流共同作用引起的。在PCB设计实际运用中，控制电源噪声的关键就是降低电源回路的阻抗。
接下来我们就谈谈关于PCB电源设计的回流问题:
<a> 完整的开关电源的回流路径一般包含有四个：
1，电源开关交流回路
2，输出整流交流回路
3，输入信号源电流回路
4，输出负载电流回路而在我们PCB板上设计的Mos管开关电源的实际电流回路包含的是下面三个回路：1、电源输入输出的回路；
2、输入输出与电源芯片内部的回路；
3、气放管充电放的回路（部分开关电源有）明白了这些电源的返回路径，我们就不难理解设计时为什么要输入输出的滤波电容要共地，然后为什么电源芯片的地也要和输入输出的地共在一起。<b> LDO线性电源的回流路径LDO电源回流路径比较简单：输入输出的回流，LDO芯片与输入的回流。如图可以看的很清晰
<c> Connector电源座子的回流路径，以及控制芯片供电管脚输入滤波电容的回流路径。
设计项目的时候电源的入口通常是connector，然后经过滤波电容输出，但是这里我们设计的时候也应注意它的回流。需要最短回流设计。对于控制芯片电源的输入也要考虑与芯片地的回流。最好保证芯片电源输入的电容的地与芯片的地尽可能的短。
电源地紧耦合
众所周知，完整的地平面是最好的参考平面，那么完整的电源平面是否可以起到同样的效果了？是不是所有的信号都是以地平面为参考是最佳的呢？<a>对多数信号而言，信号必须回到发送端器件的GND才能完成回路，若参考平面为电源平面，则信号的返回路径为电源层，到达发送端后，还需由电源平面回到地平面才能完成回路。在实践我们可以认为回流信号通过最近的旁路电容从电源层流回了地层。如下图所示。
<b>接着该分析电源地的紧耦合了。我们知道若电源层与地层之间的距离较近，耦合大且阻抗小，则这种回流方式与地平面的回流方式几乎没有差别。若距离较远，它们之间的耦合较差，造成阻抗偏大，则该阻抗对信号的回流存在一定的影响。这也是电源和地需紧耦合的原因之一。<c>之前我们的高速先生阐释过平面紧耦合的原因是因为减小Lbelow，让电容能更好的发挥全局特性。更详细的介绍可以参考高速先生前期的文档。
那如果电源地根本没有在一起，而是交替的呢？
如果我们采用交替的电源和地平面隔离布线层，那么返回的电流总是流过最近的平面，并且会穿过很多旁路电容，因为他们连接在电源和地平面之间。这种设计不好，因为任何电流流过旁路电容器时都会在它两端产生电压。这些电压会在电源和地平面产生非常显著的辐射，增加了辐射噪声问题。<d>当然存在的一些特例不要忽略，比如说某些高速走线，如某些DDR SDRAM颗粒的控制，地址信号，会有以2.5V电源而不是地平面作为参考。这里设计先生就不讲了。
