相比于硬件工程師,，PCB工程師對(duì)環(huán)路電感更敏感,，因?yàn)榄h(huán)路電感和走線強(qiáng)相關(guān),，不管是信號(hào)完整性還是電源完整性都有涉及，一旦走線確定,，環(huán)路電感也隨之確定,，如果環(huán)路電感初期評(píng)估失誤將會(huì)給后期改版帶來(lái)巨大風(fēng)險(xiǎn)。

然而并不是所有人都清楚這個(gè)詞背后的物理意義,。

我們從自感,、互感，最后再到環(huán)路電感進(jìn)行完整的介紹,，徹底搞懂環(huán)路電感,，從根本上認(rèn)識(shí)我們的走線對(duì)于環(huán)路電感的影響，以及如何優(yōu)化PCB走線來(lái)減小環(huán)路電感,。

自感這個(gè)概念我們高中就學(xué)過(guò),，指的是當(dāng)一個(gè)線圈中通入變化的電流，根據(jù)電磁感應(yīng)原理,，線圈會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)阻礙這個(gè)變化的電流,。下圖中紅色是輸入的電流和它所產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向，藍(lán)色的是感應(yīng)出來(lái)的電流和磁場(chǎng)方向,，感應(yīng)的電流和原始電流方向相反,，進(jìn)而產(chǎn)生阻抗。

自感可以理解為對(duì)交變電流的阻礙程度,，自感越大,，對(duì)電流的阻礙程度就越高，換句話說(shuō),，相同頻率下,，電感量越高,，則阻抗越大。

我們平時(shí)用的電感元件內(nèi)部一般就是繞線制作的,，這個(gè)電感就是自感,，下圖是典型的多層電感器示意圖。

互感反應(yīng)的是兩個(gè)線圈彼此之間的作用,，當(dāng)兩個(gè)線圈彼此靠近時(shí),，一個(gè)線圈中通入變化的電流，會(huì)在另一個(gè)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),，如果這個(gè)線圈有閉合回路,，就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。

PCB走線也存在自感與互感,，其形成原因與上面基本一致。一段導(dǎo)線中通入變化的電流,，會(huì)在自身的導(dǎo)電平面上產(chǎn)生自感,，同時(shí)又會(huì)在相鄰平面上產(chǎn)生互感，自感與互感相疊加共同作用于信號(hào),。

先建立信號(hào)路徑與返回路徑的概念,，見(jiàn)下圖，信號(hào)的傳輸路徑分為信號(hào)路徑和返回路徑,，在高速信號(hào)走線以及開(kāi)關(guān)回路中,，信號(hào)層的下面往往有完整的參考平面，回流會(huì)自動(dòng)選擇阻抗最小的路徑,，因此此時(shí)的回流路徑就是信號(hào)路徑在參考平面的投影,。

環(huán)路電感計(jì)算公式：

環(huán)路電感 = 信號(hào)路徑自感 + 返回路徑自感 - 信號(hào)、返回路徑互感

這是一個(gè)非常重要的公式,！

從上面公式可以看出,，減小環(huán)路電感的方法為減小信號(hào)路徑和返回路徑的自感，或者增加信號(hào)與返回路徑之間的互感,。

減小信號(hào)路徑和返回路徑自感的方法為縮短PCB走線,，或者增加這段走線的線寬，其中縮短走線程度是最有效的手段,，這就是我們走線是要盡量短的重要原因之一,，而增加線寬效果有限。

增加信號(hào)路徑與返回路徑互感的方法為選擇介質(zhì)厚度更薄的PCB疊層,，讓信號(hào)路徑和返回路徑距離更近,，或者是保證完整的參考平面，尤其是避免跨分割的出現(xiàn)。

我們通常所說(shuō)的減小環(huán)路面積,，指的是減小信號(hào)路徑和返回路徑的距離,，距離近了互感就大了，環(huán)路電感就小了,，這個(gè)環(huán)路面積是信號(hào)與參考層之間的路徑,，并不單單是信號(hào)自身的走線面積，這點(diǎn)我們不要搞混了,。

---The end---

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