Dr. Howard Johnson www.sigcon.com Ground Fill
(Оригинальный текст опубликован в EDN Magazine, May 26, 2005)
Русский перевод www.pcbroute.net D. Aleksandrov

Читатель Стив Перселл (Steve Purcell) пишет: Я использую заливку полигонами питания и земли на всех своих печатных платах, после того как год назад прослушал курс по целостности сигналов от другого человека. Я хочу узнать, помогают ли мне они. У меня есть проект дизайна PMC карты (от переводчика: стандарт IEEE P 1386.1 Physical and Environmental Layers for PCI Mezzanine Cards ) который терпит неудачу, и я подозреваю, что проблема связана с импедансом трасс шины PCI, потому что я не могу найти никаких других объяснений. Могла ли заливка полигонами питания и земли изменить импеданс до той точки, в которой схема больше не функционирует? Нужно ли мне применять заливку полигонами, если я использую цельные слои металлизации питания и земли?

Техника заливки полигонами "poured-ground" (чаще называемая "ground-fill") может быть полезна в двухсторонних печатных платах, которые не могут иметь цельных слоев металлизации. Она умешает перекрестные помехи и паразитное излучение. Эта техника особенно хорошо работает в высоко импедансных аналоговых схемах. Для примера, в вашем видеомагнитофоне непременно используется эта техника, для того чтобы уменьшить паразитную связь между аналоговой и цифровой частью схемы.

Чтобы увидеть как это работает, представим линии электрического поля, излучающиеся от активных трасс.

• Везде где эти линии заканчиваются, они вызывают потоки смещения.
  (Эта концепция ток смещения "displacement-current" идея, которую так изящно описывают уравнения Максвелла.)
• Линии электрического поля вообще заканчиваются на самом близком металлическом объекте.
• Если самый близкий металлический объект это другой проводник, то линии электрического поля вызывают на этом проводнике перекрестные помехи. (Figure 1а)
• Введение земляных полигонов между проводником жертвой и активным проводником (проводником агрессором) ведет к тому, что большая часть линий электрического поля заканчивается на земляном полигоне, вместо того чтобы воздействовать на проводник жертву - это снижает перекрестные помехи. (Figure 1б)

В многослойных платах, где есть цельный слой металлизации питания и земли, эта техника ни как не действует. Вы уже заполнили непрерывным слоем металлизации всю область между взаимно влияющими проводниками. Заливая полигонами области на верхних слоях, вы просто дублируете то же самое, что у вас уже есть на внутренних слоях, и это бессмысленно.

В многослойной цифровой среде, эта техника не уменьшает перекрестные помехи. Как и указывает Перселл, заливка полигонами оказывает влияние на импеданс любых проводников следующих вдоль линии полигона. По этим причинам я не использую заливку полигонами в многослойных цифровых платах.

Позвольте мне также указать, что если высокоскоростные цифровые схемы классифицируются как низко импедансные, это означает что импеданс схемы много меньше 377 Ом, импеданса свободного пространства. Большинство шумовых проблем низкоипедансных схем вызвано магнитно-полевым (индуктивным) воздействием, в противоположность воздействию электрических полей (емкостному воздействию). Уменьшение магнитно-полевого воздействия требует наличия непрерывных проводников для возвратного тока простирающихся параллельно сигнальным проводникам по всей плоскости, сохраняющих возвратный сигнал закрытым от остальных. Сплошной слой металлизации может обеспечить эту функцию. Изолированные области полигонов не помогают уменьшить магнитное поле или излучение между трассами на печатной плате.