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PCB工程师必备知识:PCB板的堆叠设计如何做?

发布时间:2023-12-14 点击数:1

PCB层叠设计是指电路板布局设计之前组成PCB的铜层和绝缘层的排列。良好的层叠结构可以减少电路对外部噪声的脆弱性,以及减少幅度和高速PCB布局中的阻抗和串扰问题。

单面板PCB和双面板PCB的叠层设计


单层板和双层板由于板层数量少,不存在叠层的问题。主要考虑控制EMI辐射和电磁辐射的问题。因此需要改变线路的电磁兼容性,而相对简单的方法就是减小关键信号的回路面积。

设计要点:

1、导电路径应尽量避免交叉和重叠;

2、在同一层的电源走线以辐射状走线,尽量缩短线的长度总和;

3、走电源、地线时,相互靠近;

4、电源和地线尽可能靠近,减小各种电流回路的面积。

5、如果是双层线路板,可以在线路板的另一面,紧靠近信号线的下面,沿着信号线布一条地线,地线尽量宽些。这样形成的回路面积等于PCB线路板的厚度乘以信号线的长度。


多层板PCB的叠层设计

4层板的叠层设计:

1、SIG 01-GND 02-PWR 03-SIG 04

2、SIG 01-PWR 02-GND 03-SIG 04

3、PWR 01-SIG 02-GND 03-SIG 04

方案一:通常应用于主要元器件在顶部布局或关键信号在顶部布线的情况,可得到较好的SI性能。对于EMI性能来说并不是很好,但可以通过走线及其他细节来控制。

方案二:与方案一类似,适用于主要元器件在底层布局或关键信号在底层布线的情况。

方案三:将电源和地平面分别放到顶层和底层,能达到一定的屏蔽效果。但受到电源与地层相距过远、元器件焊盘等因素影响,电源层和地层缺乏有效的耦合。

方案一和方案二相比,方案一更合适因为一般PCB板都只在顶层放置元器件。方案三弊端明显,不应该采用。


6层板的叠层设计:

1、SIG 01-GND 02-SIG 03-SIG 04-PWR 05-SIG 06

2、SIG 01-SIG 02-GND 03-PWR 04-SIG 05-SIG 06

3、SIG 01-GND 02-SIG 03-PWR 04-GND 05-SIG 06

方案一:具有较多的信号层,有利于元器件之间的布线工作。缺点:①电源层和地线层分隔较远,没有充分耦合,②SIG 03和SIG 04信号层直接相邻,容易串扰。

方案二:相对方案一,电源层和地线层充分耦合,但SIG 03和SIG 04信号层直接相邻,容易串扰的问题并没有得到解决。

方案三:电源层和地线层充分耦合,每个信号层都有与内电层直接相邻,与其他信号层均能有效隔离,不易发生串扰。

综上所述,方案三的优势更明显,也是6层板常用的层叠结构。


8层板的叠层设计:

1、SIG 01-GND 02-SIG 03-GND 04-PWR 05-SIG 06-GND 07-SIG08

2、SIG 01-GND 02-SIG 03-PWR 04-GND 05-SIG 06-PWR 07-SIG08

3、SIG 01-GND 02-SIG 03-SIG 04-PWR 05-SIG 06-GND 07-SIG08


对于8层板来说,优先采用方案一,可以有效降低电源阻抗,而且包含了两层布线层,大大提高了信号的质量。


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