PCB疊層結構知識

2021-06-22 20:10:06 字數 2980 閱讀 4395

小資料 

對於電源、地的層數以及訊號層數確定後,它們之間的相對排布位置是每乙個pcb工程師都不能迴避的話題;

層的排布一般原則:

元件面下面(第二層)為地平面,提供器件遮蔽層以及為頂層佈線提供參考平面; 

所有訊號層盡可能與地平面相鄰;

盡量避免兩訊號層直接相鄰;

主電源盡可能與其對應地相鄰;

兼顧層壓結構對稱。

對於母板的層排布,現有母板很難控制平行長距離佈線,對於板級工作頻率在

50mhz

以上的(

50mhz

以下的情況可參照,適當放寬),建議排布原則:

元件面、焊接面為完整的地平面(遮蔽);

無相鄰平行佈線層;

所有訊號層盡可能與地平面相鄰;

關鍵訊號與地層相鄰,不跨分割區。

注:具體pcb的層的設定時,要對以上原則進行靈活掌握,在領會以上原則的基礎上,根據實際單板的需求,如:是否需要一關鍵佈線層、電源、地平面的分割情況等,確定層的排布,切忌生搬硬套,或摳住一點不放。 

以下為單板層的排布的具體**:

*四層板,優選方案1,可用方案3

方案  電源層數 地層數 訊號層數  1    2    3    4

1       1       1       2      s    g    p    s

2       1       2       2      g    s    s    p

3       1       1       2      s    p    g    s

方案1 此方案四層pcb的主選層設定方案,在元件面下有一地平面,關鍵訊號優選布top層;至於層厚設定,有以下建議:

滿足阻抗控制芯板(gnd到

power

)不宜過厚,以降低電源、地平面的分布阻抗;保證電源平面的去藕效果;為了達到一定的遮蔽效果,有人試圖把電源、地平面放在top、bottom層,即採用方案2:

此方案為了達到想要的遮蔽效果,至少存在以下缺陷:

電源、地相距過遠,電源平面阻抗較大

電源、地平面由於元件焊盤等影響,極不完整

由於參考面不完整,訊號阻抗不連續

實際上,由於大量採用表貼器件,對於器件越來越密的情況下,本方案的電源、地幾乎無法作為完整的參考平面,預期的遮蔽效果很難實現;方案2使用範圍有限。但在個別單板中,方案2不失為最佳層設定方案。

以下為方案2使用案例;

案例(特例):設計過程中,出現了以下情況:

a、整板無電源平面,只有gnd、pgnd各佔乙個平面;

b、整板走線簡單,但作為介面濾波板,佈線的輻射必須關注;

c、該板貼片元件較少,多數為外掛程式。

分析: 

1、由於該板無電源平面,電源平面阻抗問題也就不存在了;

2、由於貼片元件少(單面布局),若表層做平面層,內層走線,參考平面的完整性基本得到保證,而且第二層可鋪銅保證少量頂層走線的參考平面;

3、作為介面濾波板,pcb佈線的輻射必須關注,若內層走線,表層為gnd、pgnd,走線得到很好的遮蔽,傳輸線的輻射得到控制;

鑑於以上原因,在本板的層的排布時,決定採用方案2,即:gnd、s1、s2、pgnd,由於表層仍有少量短走線,而底層則為完整的地平面,我們在s1 佈線層鋪銅,保證了表層走線的參考平面;五塊介面濾波板中,出於以上同樣的分析,設計人員決定採用方案2,同樣不失為層的設定經典。

列舉以上特例,就是要告訴大家,要領會層的排布原則,而非機械照搬。

方案3:此方案同方案1類似,適用於主要器件在bottom布局或關鍵訊號底層佈線的情況;一般情況下,限制使用此方案;

*六層板,優選方案3,可用方案1,備用方案2、4

方案   電源   地   訊號      1       2       3      4      5      6

#1      1    1     4       s1       g      s2     s3      p     s4

#2      1    1     4       s1      s2       g      p     s3     s4

#3      1    2     3       s1      g1      s2     g2      p     s3

#4      1    2     3       s1      g1      s2     g2      p     s3

對於六層板,優先考慮方案3,優選佈線層s2(stripline),其次s3、s1。主電源及其對應的地布在4、5層,層厚設定時,增大s2-p之間的間距,縮小p-g2之間的間距(相應縮小g1-s2層之間的間距),以減小電源平面的阻抗,減少電源對s2的影響;

在成本要求較高的時候,可採用方案1,優選佈線層s1、s2,其次s3、s4,與方案1相比,方案2保證了電源、地平面相鄰,減少電源阻抗,但s1、s2、s3、s4全部裸露在外,只有s2才有較好的參考平面;

對於區域性少量訊號要求較高的場合,方案4比方案3更適合,它能提供極佳的佈線層s2。

*八層板:優選方案2、3、可用方案1

方案   電源   地   訊號      1      2     3     4     5     6     7    8

#1      1    2     5       s1     g1    s2    s3     p    s4    g2   s5

#2      1    3     4       s1     g1    s2    g2     p    s3    g3   s4

#3      2    2     4       s1     g1    s2    p1    g2    s3    p2   s4

#4      2    2     4       s1     g1    s2    p1    p2    s3    g3   s4

#5      2    2     4       s1     g1    p1    s2    s3    g2    p2   s4

對於單電源的情況下:

方案2比方案1減少了相鄰佈線層,增加了主電源與

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