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PCB電(diàn)路板叠层设计要注意这些问题


PCB電(diàn)路板叠层设计要注意这些问题

PCB電(diàn)路板叠层设计需要注意哪些问题?下面让专业工程师告诉你。

在进行叠层设计时,一定要遵循两条规则:

1.每个走線(xiàn)层必须有(yǒu)一个相邻的参考层(電(diàn)源或地);

2.相邻的主電(diàn)源平面和地平面应保持最小(xiǎo)距离,以提供更大的耦合電(diàn)容。

下面以二、四、六层板為(wèi)例进行说明:

单面和双面PCB的层压

对于两层板,控制EMI辐射主要是从布線(xiàn)和布局考虑。

单层板和双层板的電(diàn)磁兼容问题越来越突出。造成这种现象的主要原因是信号回路面积过大,不仅产生强烈的電(diàn)磁辐射,而且使電(diàn)路对外界干扰敏感。要提高線(xiàn)路的電(diàn)磁兼容性,最简单的办法就是减小(xiǎo)关键信号的环路面积;关键信号主要是指产生强辐射的信号和对外界敏感的信号。

单层和双层通常用(yòng)于10KHz以下的低频模拟设计:

1)同层電(diàn)源呈放射状走線(xiàn),尽量减少線(xiàn)長(cháng)之和;

2) 電(diàn)源線(xiàn)和地線(xiàn)走線(xiàn)时,应相互靠近;在关键信号線(xiàn)一侧铺设地線(xiàn),此地線(xiàn)应尽量靠近信号線(xiàn)。这样就形成了更小(xiǎo)的环路面积,降低了差模辐射对外界干扰的敏感性。

3)如果是双层電(diàn)路板,可(kě)以在電(diàn)路板的另一面沿着信号線(xiàn)铺设地線(xiàn),靠近信号線(xiàn),線(xiàn)尽量宽。

 四层板的层压

1. SIG-GND(PWR)-PWR(GND)-SIG

2. GNDSIG(PWR)SIG(PWR)GND

对于上述两种叠层设计,潜在问题在于传统的1.6mm (62mil)板厚。层间距会变得很(hěn)大,不利于控制阻抗、层间耦合和屏蔽;尤其是電(diàn)源地层间距过大,会降低单板電(diàn)容,不利于滤除噪声。

当板上的芯片很(hěn)多(duō)时,通常使用(yòng)第一种解决方案。这种方案可(kě)以获得更好的SI性能(néng),但对EMI性能(néng)不是很(hěn)好,主要受布線(xiàn)等细节控制。

当板上的芯片密度足够低并且芯片周围有(yǒu)足够的區(qū)域时,通常使用(yòng)第二种解决方案。在此方案中,PCB的外层為(wèi)接地层,中间两层為(wèi)信号/電(diàn)源层。从EMI控制的角度来看,这是目前最好的4PCB结构。

主要注意事项:信号和電(diàn)源混合层中间两层之间的距离要加宽,走線(xiàn)方向要垂直,避免串扰;应适当控制板的面积以反映20H规则。

六层板的层压

对于高芯片密度和高时钟频率的设计,应考虑6层板的设计。推荐的堆叠方式:

1.SIG-GND-SIG-PWR-GND-SIG

这种堆叠方案可(kě)以实现更好的信号完整性,信号层与地层相邻,電(diàn)源层和地层成对,每个走線(xiàn)层的阻抗都可(kě)以很(hěn)好的控制,并且两个地层都是很(hěn)好的吸收磁场線(xiàn).

2.GND-SIG-GND-PWR-SIG-GND

这种方案只适用(yòng)于器件密度不是很(hěn)高的情况。这种叠层具有(yǒu)上述叠层的所有(yǒu)优点,而且顶层和底层的地平面比较完整,可(kě)以作為(wèi)较好的屏蔽层。因此,EMI性能(néng)优于第一种解决方案。

总结:第一种方案与第二种方案相比,第二种方案的成本大大增加。因此,我们通常在堆叠时选择第一种解决方案。

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