高速 PCB 設(shè)計(jì)的電源平面和接地平面通常必須滿足各種要求。

在直流和低頻下，這些平面必須向集成電路 (IC) 的電源端子提供穩(wěn)定的基準(zhǔn)電壓（例如 V_CC 和接地）。

在高頻下，參考平面，尤其是接地平面，有多種用途。對(duì)于受控阻抗傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，接地平面必須提供與相鄰信號(hào)層的信號(hào)布線的強(qiáng)電耦合。

考慮一個(gè)承載交流電的導(dǎo)體，該導(dǎo)體具有與其相關(guān)聯(lián)的電場(chǎng)和磁場(chǎng)，如圖圖 4-6 所示。如果電耦合很松散或沒有電耦合，那么電流產(chǎn)生的橫向電磁 (TEM) 波會(huì)自由地輻射到外部環(huán)境中，從而造成嚴(yán)重的電磁干擾 (EMI)。

圖 4-6 通過導(dǎo)體之間的緊密電耦合來降低場(chǎng)彌散

現(xiàn)在想象一下另一個(gè)靠近的導(dǎo)體，該導(dǎo)體承載著振幅相同但極性相反的電流。在這種情況下，導(dǎo)體的相反磁場(chǎng)抵消，而其電場(chǎng)緊密耦合。這兩個(gè)導(dǎo)體的 TEM 波現(xiàn)在被剝奪了磁場(chǎng)，因此無法輻射到環(huán)境中。只有更小的彌散場(chǎng)才可能耦合到外部，從而顯著降低 EMI。

圖 4-7 所示為在接地平面和緊密耦合的信號(hào)布線之間發(fā)生的相同效應(yīng)。高頻電流會(huì)沿著電感最小的路徑（而非阻抗最小的路徑）流動(dòng)。電感最小的返回路徑位于信號(hào)布線的正下方，因此返回信號(hào)電流傾向于沿該路徑流動(dòng)。返回電流的受限流動(dòng)在接地平面中生成了一個(gè)高電流密度區(qū)域，該區(qū)域位于信號(hào)布線的正下方。此時(shí)該接地平面區(qū)域充當(dāng)單根返回布線，能夠消除磁場(chǎng)，同時(shí)提供與上方信號(hào)布線的緊密電耦合。

圖 4-7 充當(dāng)單根返回布線的接地平面

若要為返回電流提供連續(xù)的低阻抗路徑，參考平面（電源平面和接地平面）必須由實(shí)心銅板制成，并且沒有空隙和裂縫。對(duì)于參考平面，過孔的間隙部分不應(yīng)干擾返回電流的路徑，這一點(diǎn)很重要。在有障礙物的情況下，返回電流會(huì)繞過該障礙物。不過，這樣一來，該電流的電磁場(chǎng)很可能會(huì)干擾其他信號(hào)布線的場(chǎng)，從而導(dǎo)致串?dāng)_。此外，該障礙物會(huì)對(duì)越過其布線的阻抗產(chǎn)生不利影響，從而導(dǎo)致不連續(xù)性并使 EMI 增加。

圖 4-8 實(shí)心接地平面與開槽接地平面中的返回電流路徑