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多层电路板的预设步骤(1)
2019-10-13
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在预设多层PCB电路板之前,预设者需求首先依据电路的规模、电路板的尺寸和电磁兼容(EMC)的要求来确认所认为合适而使用的电路土地板结构,也就是表决认为合适而使用4层,6层,仍然更多层数的电路板。确认层数在这以后,再确认内电层的安放位置以及如在哪里这些个层上散布不一样的信号。这就是多层PCB重叠结构的挑选问题。重叠结构是影响PCB板EMC性能的一个关紧因素,也是制约电磁干扰的一个关紧手眼。本节将绍介多层PCB板重叠结构的有关内部实质意义。

设置绝缘层厚度.jpg

11.1.1 层数的挑选和叠加原则

确认多层PCB板的重叠结构需求思索问题较多的因素。从布线方面来说,层数越多越利于布线,不过制板成本和困难程度也会随之增加。对于出产厂家来说,重叠结构对称与否是PCB板制作时需求关心注视的焦点,所以层数的挑选需求思索问题多方面的需要,以达到最佳的均衡。  

对于有经验的预设担任职务的人来说,在完成元部件的预布局后,会对PCB的布线瓶颈处施行重点剖析。接合其它EDA工具剖析电路板的布线疏密程度;再综合有特别布线要求的信号线如差分线、敏锐信号线等的数目和品类来确认信号层的层数;而后依据电源的品类、隔离和抗干扰的要求来确认内电层的数量。这么,整个儿电路板的板层数量就基本确认了。  

确认了电路板的层数后,接下来的办公便是合理地排列各层电路的安放顺着次序。在这一步骤中,需求思索问题的因素主要有以下两点。  

(1)特别信号层的散布。  

(2)电源层和地层的散布。  

假如电路板的层数越多,特别信号层、地层和电源层的排列组合的品类也就越多,怎么样来确认哪种组合形式最优也越艰难,但总的原则有以下几条。  

(1)信号层应当与一个内电层相邻(内里电源/地层),利用内电层的大铜膜来为信号层供给屏蔽。  

(2)内里电源层和地层之间应当紧急耦合,也就是说,内里电源层和地层之间的媒介厚度应当取较小的值,以增长电源层和地层之间的电容,增大谐振频率。内里电源层和地层之间的媒介厚

度可以在Protel的Layer Stack Manager(层堆栈管理器)中施行设置。挑选【Design】/【Layer Stack Manager…】指示,系统弹出层堆栈管理器会话框,用鼠标双击Prepreg文本,弹出如图11-1所示会话框,可在该会话框的Thickness选项中变更绝缘层的厚度。

假如电源和地线之间的电位差半大的话,可以认为合适而使用较小的绝缘层厚度,例如5mil(0.127mm)。  

(3)电路中的高速信号传道输送层应当是信号半中腰层,况且夹在两个内电层之间。这么两个内电层的铜膜可以为高速信号传道输送供给电磁屏蔽,同时也能管用地将高速信号的辐射限止在两个内电层之间,错误外导致干扰。  

(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,因此造成电路功能失去效力。在两信号层之间参加地最简单的面可以管用地防止串扰。  

(5)多个接地的内电层可以管用地减低接地阻抗。例如,A信号层和B信号层认为合适而使用各自单独的地最简单的面,可以管用地减低共模干扰。  

(6)兼顾层结构的对称性。 

11.1.2 常用的重叠结构

下边经过4层板的例子来解释明白怎么样优选各种重叠结构的排列组合形式。  

对于常用的4层板来说,有以下几种重叠形式(从顶层到尽头层)。  

(1)Siganl_1(Top),GND(Inner_1),POWER(Inner_2),Siganl_2(Bottom)。  

(2)Siganl_1(Top),POWER(Inner_1),GND(Inner_2),Siganl_2(Bottom)。  

(3)POWER(Top),Siganl_1(Inner_1),GND(Inner_2),Siganl_2(Bottom)。  

显然,方案3电源层和地层匮缺管用的耦合,不应当被认为合适而使用。  
那末方案1和方案2应当怎么样施行挑选呢?普通事情状况下,预设担任职务的人都会挑选方案1作为4层板的结构。挑选的端由并非方案2不可以被认为合适而使用,而是普通的PCB板都只在顶层安放元部件,所以认为合适而使用方案1较为就绪。不过当在顶层和底层都需求安放元部件,并且内里电源层和地层之间的媒介厚度较大,耦合不佳时,就需求思索问题哪一层安置的信号线较少。对于方案1而言,底层的信号线较少,可以认为合适而使用大平面或物体表面的大小的铜膜来与POWER层耦合;与之相反,假如元部件主要安置在底层,则应当选用方案2来制板。  
假如认为合适而使用如图11-1所示的重叠结构,那末电源层和地线层本身就已经耦合,思索问题对称性的要求,普通认为合适而使用方案1。  

在完成4层板的重叠结构剖析后,下边经过一个6层板组合形式的例子来解释明白6层板重叠结构的排列组合形式和优选办法。  

(1)Siganl_1(Top),GND(Inner_1),Siganl_2(Inner_2),Siganl_3(Inner_3),POWER(Inner_4),Siganl_4(Bottom)。  

方案1认为合适而使用了4层信号层和2层内里电源/接地层,具备较多的信号层,有帮助于元部件之间的布线办公,不过该方案的欠缺也较为表面化,表达为以下两方面。  

① 电源层和地线层中间隔断较远,没有充分耦合。  

② 信号层Siganl_2(Inner_2)和Siganl_3(Inner_3)直接相邻,信号隔离性非常不好,容易发生串扰。  

(2)Siganl_1(Top),Siganl_2(Inner_1),POWER(Inner_2),GND(Inner_3),Siganl_3(Inner_4),Siganl_4(Bottom)。  

方案2相对于方案1,电源层和地线层有了充分的耦合,比喻案1有一定的优势,不过Siganl_1(Top)和Siganl_2(Inner_1)以及Siganl_3(Inner_4)和Siganl_4(Bottom)信号层直接相邻,信号隔离非常不好,容易发生串扰的问题并没有获得解决。  

(3)Siganl_1(Top),GND(Inner_1),Siganl_2(Inner_2),POWER(Inner_3),GND(Inner_4),Siganl_3(Bottom)。  

相对于方案1和方案2,方案3减损了一个信号层,多了一个内电层,固然可供布线的层面减损了,不过该方案解决了方案1和方案2共有的欠缺。  

① 电源层和地线层紧急耦合。  

② 每个信号层都与内电层直接相邻,与其它信号层均有管用的隔离,不易发生串扰。  

③ Siganl_2(Inner_2)和两个内电层GND(Inner_1)和POWER(Inner_3)相邻,可以用来传道输送高速信号。两个内电层可以管用地屏蔽外界对Siganl_2(Inner_2)层的干扰和Siganl_2(Inner_2)对外界的干扰。  

综合多种方面,方案3显然是最优化的一种,同时,方案3也是6层板常用的重叠结构。  
经过对以上两个例子的剖析,信任读者已经对重叠结构有了一定的意识,不过在有点时刻,某一个方案并不可以满意全部的要求,这就需求思索问题各项预设原则的优先级问题。抱憾的是因

为电路板的板层预设和实际电路的独特的地方关系近有关,不一样电路的抗干扰性能和预设偏重点各有所不一样,所以事情的真实情况上这些个原则并没有确认的优先级可供参照。但可以确认的是,预设原则2(内里电源层和地层之间应当紧急耦合)在预设时需求首先获得满意,额外假如电路中需求传道输送高速信号,那末预设原则3(电路中的高速信号传道输送层应当是信号半中腰层,况且夹在两个内电层之间)就务必获得满意。表11-1给出了多层板重叠结构的参照方案,供读者参照。

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