《電子技術(shù)應(yīng)用》
您所在的位置:首頁 > 模擬設(shè)計 > 業(yè)界動態(tài) > PCB疊層作用及其原則分析

PCB疊層作用及其原則分析

2020-03-16
來源:與非網(wǎng)
關(guān)鍵詞: PCB AltiumDesigner19 Protel

    層疊的定義及添加

  對高速多層板來說,默認的兩層設(shè)計無法滿足布線信號質(zhì)量及走線密度要求,這個時候需要對 PCB 層疊進行添加,,以滿足設(shè)計的要求,。

  正片層與負片層

  正片層就是平常用于走線的信號層(直觀上看到的地方就是銅線),可以用“線”“銅皮”等進行大塊鋪銅與填充操作,如圖 8-32 所示。

1.jpg

  圖 8-32  正片層

  負片層則正好相反,即默認鋪銅,,就是生成一個負片層之后整一層就已經(jīng)被鋪銅了,走線的地方是分割線,,沒有銅存在,。要做的事情就是分割鋪銅,再設(shè)置分割后的鋪銅的網(wǎng)絡(luò)即可,,如圖 8-33 所示,。

2.jpg

  圖 8-33  負片層

  內(nèi)電層的分割實現(xiàn)

  在 Protel 版本中,內(nèi)電壓是用“分裂”來分割的,,而現(xiàn)在用的版本 Altium Designer 19 直接用“線條”,、快捷鍵“PL”來分割。分割線不宜太細,,可以選擇 15mil 及以上,。分割鋪銅時,只要用“線條”畫一個封閉的多邊形框,,再雙擊框內(nèi)鋪銅設(shè)置網(wǎng)絡(luò)即可,,如圖 8-34 所示,。

3.png

  圖 8-34  雙擊給予網(wǎng)絡(luò)

  正、負片都可以用于內(nèi)電層,,正片通過走線和鋪銅也可以實現(xiàn),。負片的好處在于默認大塊鋪銅填充,再進行添加過孔,、改變鋪銅大小等操作都不需要重新鋪銅,,這樣省去了重新鋪銅計算的時間。中間層用電源層和 GND 層(也稱地層,、地線層,、接地層)時,層面上大多是大塊鋪銅,,這樣用負片的優(yōu)勢就很明顯,。

  PCB 層疊的認識

  隨著高速電路的不斷涌現(xiàn),PCB 的復(fù)雜度也越來越高,,為了避免電氣因素的干擾,,信號層和電源層必須分離,所以就牽涉到多層 PCB 的設(shè)計,。在設(shè)計多層 PCB 之前,,設(shè)計者需要首先根據(jù)電路的規(guī)模、電路板的尺寸和電磁兼容(EMC)的要求來確定所采用的電路板結(jié)構(gòu),,也就是決定采用 4 層,、6 層,,還是更多層數(shù)的電路板,。這就是設(shè)計多層板的一個簡單概念。

  確定層數(shù)之后,,再確定內(nèi)電層的放置位置及如何在這些層上分布不同的信號,。這就是多層 PCB 層疊結(jié)構(gòu)的選擇問題。層疊結(jié)構(gòu)是影響 PCB 的 EMC 性能的一個重要因素,,一個好的層疊設(shè)計方案將會大大減小電磁干擾(EMI)及串?dāng)_的影響,。

  板的層數(shù)不是越多越好,也不是越少越好,,確定多層 PCB 的層疊結(jié)構(gòu)需要考慮較多的因素,。從布線方面來說,層數(shù)越多越利于布線,,但是制板成本和難度也會隨之增加,。對生產(chǎn)廠家來說,層疊結(jié)構(gòu)對稱與否是 PCB 制造時需要關(guān)注的焦點,。所以,,層數(shù)的選擇需要考慮各方面的需求,,以達到最佳的平衡。

  對有經(jīng)驗的設(shè)計人員來說,,在完成元件的預(yù)布局后,,會對 PCB 的布線瓶頸處進行重點分析,再綜合有特殊布線要求的信號線(如差分線,、敏感信號線等)的數(shù)量和種類來確定信號層的層數(shù),,然后根據(jù)電源的種類、隔離和抗干擾的要求來確定內(nèi)電層的層數(shù),。這樣,,整個電路板的層數(shù)就基本確定了。

  常見的 PCB 層疊

  確定了電路板的層數(shù)后,,接下來的工作便是合理地排列各層電路的放置順序,。圖 8-35 和圖 8-36 分別列出了常見的 4 層板和 6 層板的層疊結(jié)構(gòu)。

4.jpg

  圖 8-35  常見的 4 層板的層疊結(jié)構(gòu)5.jpg

  圖 8-36  常見的 6 層板的層疊結(jié)構(gòu)

  層疊分析

  怎么層疊,?哪樣層疊更好,?一般遵循以下幾點基本原則。

 ?、?元件面,、焊接面為完整的地平面(屏蔽)。

 ?、?盡可能無相鄰平行布線層,。

  ③ 所有信號層盡可能與地平面相鄰,。

 ?、?關(guān)鍵信號與地層相鄰,不跨分割區(qū),。

  可以根據(jù)以上原則,,對如圖 8-35 和圖 8-36 所示的常見的層疊方案進行分析,分析情況如下,。

 ?。?)3 種常見的 4 層板的層疊方案優(yōu)缺點對比如表 8-1 所示。

6.png

 ?。?)4 種常見的 6 層板的層疊方案優(yōu)缺點對比如表 8-2 所示,。

7.png

  通過方案 1 到方案 4 的對比發(fā)現(xiàn),在優(yōu)先考慮信號的情況下,,選擇方案 3 和方案 4 會明顯優(yōu)于前面兩種方案,。但是在實際設(shè)計中,產(chǎn)品都是比較在乎成本的,,然后又因為布線密度大,,通常會選擇方案 1 來做層疊結(jié)構(gòu),,所以在布線的時候一定要注意相鄰兩個信號層的信號交叉布線,盡量讓串?dāng)_降到最低,。

 ?。?)常見的 8 層板的層疊推薦方案如圖 8-37 所示,優(yōu)選方案 1 和方案 2,,可用方案 3,。

8.jpg

  圖 8-37  常見的 8 層板的層疊推薦方案

  層的添加及編輯

  確認層疊方案之后,如何在 Altium Designer 當(dāng)中進行層的添加操作呢,?下面簡單舉例說明如下,。

  (1)執(zhí)行菜單命令“設(shè)計 - 層疊管理器”或者按快捷鍵“DK”,,進入如圖 8-38 所示的層疊管理器,,進行相關(guān)參數(shù)設(shè)置。

9.jpg

  圖 8-38  層疊管理器

 ?。?)單擊鼠標右鍵,,執(zhí)行“Insert layer above”或“Insert layer below”命令,可以進行添加層操作,,可添加正片或負片,;執(zhí)行“Move layer up”或“Move layer down”命令,可以對添加的層順序進行調(diào)整,。

 ?。?)雙擊相應(yīng)的名稱,可以更改名稱,,,,一般可以改為 TOP、GND02,、SIN03,、SIN04,、PWR05,、BOTTOM 這樣,即采用“字母+層序號(Altium Designer 19 自帶這個功能)”,,這樣方便讀取識別,。

  (4)根據(jù)層疊結(jié)構(gòu)設(shè)置板層厚度,。

 ?。?)為了滿足設(shè)計的 20H,可以設(shè)置負片層的內(nèi)縮量,。

 ?。?)單擊“OK”按鈕,,完成層疊設(shè)置。一個 4 層板的層疊效果如圖 8-39 所示,。

10.png

  圖 8-39  4 層板的層疊效果

  建議信號層采取正片的方式處理,,電源層和地線層采取負片的方式處理,可以在很大程度上減小文件數(shù)據(jù)量的大小和提高設(shè)計的速度,。


本站內(nèi)容除特別聲明的原創(chuàng)文章之外,,轉(zhuǎn)載內(nèi)容只為傳遞更多信息,并不代表本網(wǎng)站贊同其觀點,。轉(zhuǎn)載的所有的文章,、圖片、音/視頻文件等資料的版權(quán)歸版權(quán)所有權(quán)人所有,。本站采用的非本站原創(chuàng)文章及圖片等內(nèi)容無法一一聯(lián)系確認版權(quán)者,。如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)和其它問題,,請及時通過電子郵件或電話通知我們,,以便迅速采取適當(dāng)措施,避免給雙方造成不必要的經(jīng)濟損失,。聯(lián)系電話:010-82306118,;郵箱:[email protected]