涡流-信号完整性分析
涡流:
前面曾经提过,如果两个导体中有一个导体的电流改变,那么另一个导体的两端会产生感应电压，此感应电压会形成电流。换言之，当其中一个导体的电流变化时,第二个导体中会产生感应电流，我们称这种电流为涡流。
有这样一种重要的几何结构,其涡流严重影响导线的局部自感和回路自感。这种几何结构就是一个电流回路靠近一个大的导电表面,如电路板中的平面或金属外壳表面。举一个最简单的例子,金属平面上方有条圆导线,注意该金属平面可以是任何导体并可能悬浮有任何电压。至于电压是多大或平面又与什么相连，都不重要,重要的是它能够导电而且是连续的。
当导线中有电流时,一些磁力线就会穿过导电平面,导线与平面之间就会存在互感。当导线中的电流变化时，穿过平面的磁力线也会发生变化,并在平面上产生感应电压，而此电压又激起了涡流，这些涡流反过来又会产生自己的磁力线。
通过求解麦克斯韦方程组，可以发现涡流产生磁力线的结构就像由平面下方的另一电流产生的，即它与平面的距离和真实电流与平面的间距相等，如图6.28所示。这个虚构的电流称为镜像电流,其方向正好与原实际电流相反。实际电流和涡流的净磁力线与实际电流和镜像电流的净磁力线有相同的分布,仿佛平面不存在。为了更好地理解实际电流和涡流的磁力线，可以抛开导电平面和实际的涡流，而用镜像电流去取代它们。
镜像电流与实际电流大小相等,方向相反,而且镜像电流的一些磁力线会环绕在实际电流周围。不过，由于两电流方向相反，在实际电流的磁力线中要减去镜像电流的磁力线。
源于涡流(镜像电流)的互磁力线圈将减小导线的总电感,实际上就是减小了导线的局部自感。如果电流回路在悬空的导电平面上方,而且二者绝对没有任何的电气连接,仅仅是平面的存在就已减小了回路的回路电感。导线离平面越近,离镜像电流就会越近，它们之间的互感也就越大，从而实际电流的局部自感就越小。下面的悬空平面越近,平面中产生的涡流就越大，信号路径的自感也就越小。图6.29中给出了当信号路径靠近悬空平面时,邻近平面中涡流的分布。
用两条长的矩形截面共面导线构成一个由信号路径及返回路径组成的回路，可以求出它们的单位长度回路电感。如果把均匀的悬空平面靠近这个回路,则由于平面上涡流的作用，回路电感将减小。平面越靠近，回路电感就越低。
图6.30示例了简单情况下回路电感的减小情况。
在这个示例中，线宽为5mil，两线之间的间距为10mil,即两导线外侧跨度为 20mil。从图中可以得出一个经验法则:只要电流回路与悬空平面的间距小于两导线之间的总跨度，感应的涡流就会起作用。
提示 ：只要电流回路与导电平面的距离小于导线之间的跨度，平面上就会产生涡流邻近平面的存在总会减小互连的回路电感。
