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pcb设计之叠层操作方式

time : 2019-03-11 10:30

pcb设计中层叠构造设计对产品本钱、产品EMC的好坏都有直接的影响。板层的增加,便当了布线,但也增加了本钱。pcb设计的时分需求思索各方面的需求,以到达最佳的均衡。
在完成元器件的pcb设计预规划后,普通需求对pcb设计的布线瓶颈处停止重点剖析。分离其他EDA工具剖析电路板的布线密度;再综合有特殊布线请求的信号线如差分线、敏感信号线等的数量和品种来肯定信号层的层数;然后依据电源的品种、隔离和抗干扰的请求来肯定内电层的数目。
电路板的层数越多,特殊信号层、地层和电源层的排列组合的品种也就越多。
(1)信号层应该与一个内电层相邻(内部电源/地层),应用内电层的大铜膜来为信号层提供屏蔽。
(2)内部电源层和地层之间应该严密耦合,也就是说,内部电源层和地层之间的介质厚度应该取较小的值。
(3)电路中的高速信号传输层应该是信号中间层,并且夹在两个内电层之间。这样两个内电层的铜膜能够为高速信号传输提供电磁屏蔽,同时也能有效地将高速信号的辐射限制在两个内电层之间,不对外形成干扰。
(4)防止两个信号层直接相邻。相邻的信号层之间容易引入串扰,从而招致电路功用失效。在两信号层之间参加地平面能够有效地防止串扰。
(5)多个接地的内电层能够有效地降低接地阻抗。例如,A信号层和B信号层采用各自单独的地平面,能够有效地降低共模干扰。
(6)统筹层构造的对称性。
常见的叠层pcb设计:
下面转载自—–>一到八层电路板的叠层pcb设计方式
一、单面板和双面板的叠层
关于两层板来说,由于板层数量少,曾经不存在叠层的问题。控制EMI辐射主要从pcb设计中布线和规划来思索;
单层板和双层板的电磁兼容问题越来越突出。形成这种现象的主要缘由就是因是信号回路面积过大,不只产生了较强的电磁辐射,而且使电路对外界干扰敏感。要改善线路的电磁兼容性,最简单的办法是减小关键信号的回路面积。
关键信号:从电磁兼容的角度思索,关键信号主要指产生较强辐射的信号和对外界敏感的信号。可以产生较强辐射的信号普通是周期性信号,如时钟或地址的低位信号。对干扰敏感的信号是指那些电平较低的模仿信号。
单、双层板通常运用在低于10KHz的低频模仿设计中:
1. 在同一层的电源走线以辐射状走线,并最小化线的长度总和;
2. 走电源、地线时,互相靠近;在关键信号线边上布一条地线,这条地线应尽量靠近信号线。这样就构成了较小的回路面积,减小差模辐射对外界干扰的敏感度。当信号线的旁边加一条地线后,就构成了一个面积最小的回路,信号电流肯定会取道这个回路,而不是其它地线途径。
3. 假如是双层线路板,能够在线路板的另一面,紧靠近信号线的下面,沿着信号线布一条地线,一线尽量宽些。这样构成的回路面积等于pcb设计线路板的厚度乘以信号线的长度。
二、四层板的叠层
引荐叠层方式:
2.1 SIG-GND(PWR)-PWR (GND)-SIG;
2.2 GND-SIG(PWR)-SIG(PWR)-GND;
关于以上两种叠层pcb设计,潜在的问题是关于传统的1.6mm(62mil)板厚。层间距将会变得很大,不只不利于控制阻抗,层间耦合及屏蔽;特别是电源地层之间间距很大,降低了板电容,不利于滤除噪声。
关于第一种计划,通常应用于板上芯片较多的状况。这种计划可得到较好的SI性能,关于EMI性能来说并不是很好,主要要经过走线及其他细节来控制。主要留意:地层放在信号最密集的信号层的相连层,有利于吸收和抑止辐射;增大板面积,表现20H规则。
三、六层板的叠层
关于芯片密度较大、时钟频率较高的设计应思索6层板的设计
引荐叠层方式:
3.1 SIG-GND-SIG-PWR-GND-SIG;
关于这种计划,这种叠层计划可得到较好的信号完好性,信号层与接地层相邻,电源层和接地层配对,每个走线层的阻抗都可较好控制,且两个地层都是能良好的吸收磁力线。并且在电源、地层完好的状况下能为每个信号层都提供较好的回流途径。
3.2 GND-SIG-GND-PWR-SIG -GND;
关于这种计划,该种计划只适用于器件密度不是很高的状况,这种叠层具有上面叠层的一切优点,并且这样顶层和底层的地平面比拟完好,能作为一个较好的屏蔽层来运用。需求留意的是电源层要靠近非主元件面的那一层,由于底层的平面会更完好。因而,EMI性能要比第一种计划好。
小结:关于六层板的计划,电源层与地层之间的间距应尽量减小,以取得好的电源、地耦合。但62mil的板厚,层间距固然得到减小,还是不容易把主电源与地层之间的间距控制得很小。比照第一种计划与第二种计划,第二种计划本钱要大大增加。因而,我们叠层时通常选择第一种计划。设计时,遵照20H规则和镜像层规则设计
四、八层板的叠层
八层板通常运用下面三种叠层方式
4.1 由于差的电磁吸收才能和大的电源阻抗招致这种不是一种好的叠层方式。它的构造如下:
1 Signal 1 元件面、微带走线层
2 Signal 2 内部微带走线层,较好的走线层(X方向)
3 Ground
4 Signal 3 带状线走线层,较好的走线层(Y方向)
5 Signal 4 带状线走线层
6 Power
7 Signal 5 内部微带走线层
8 Signal 6 微带走线层
4.2 是第三种叠层方式的变种,由于增加了参考层,具有较好的EMI性能,各信号层的特性阻抗能够很好的控制
1 Signal 1 元件面、微带走线层,好的走线层
2 Ground 地层,较好的电磁波吸收才能
3 Signal 2 带状线走线层,好的走线层
4 Power 电源层,与下面的地层构成优秀的电磁吸收
5 Ground 地层
6 Signal 3 带状线走线层,好的走线层
7 Power 地层,具有较大的电源阻抗
8 Signal 4 微带走线层,好的走线层
4.3 最佳叠层方式,由于多层地参考平面的运用具有十分好的地磁吸收才能。
1 Signal 1 元件面、微带走线层,好的走线层
2 Ground 地层,较好的电磁波吸收才能
3 Signal 2 带状线走线层,好的走线层
4 Power 电源层,与下面的地层构成优秀的电磁吸收
5 Ground 地层
6 Signal 3 带状线走线层,好的走线层
7 Ground 地层,较好的电磁波吸收才能
8 Signal 4 微带走线层,好的走线层
五、小结
关于如何选择pcb设计用几层板和用什么方式的叠层,要依据电路板上信号网络的数量,器件密度,PIN密度,信号的频率,板的大小等许多要素。关于这些要素我们要综合思索。关于信号网络的数量越多,器件密度越大,PIN密度越大,信号的频率越高的设计应尽量采用多层板pcb设计。为得到好的EMI性能最好保证每个信号层都有本人的参考层。