pcb叠层结构知识 多层板设计技巧

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时间:2018-01-15

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1、PCB叠层结构知识多层板设计技巧较多的PCB工程师,他们经常画电脑主板,对Allegro等优秀的工具非常的熟练,但是,非常可惜的是,他们居然很少知道如何进行阻抗控制,如何使用工具进行信号完整性分析.如何使用IBIS模型。我觉得真正的PCB高手应该还是信号完整性专家,而不仅仅停留在连连线,过过孔的基础上。对布通一块板子容易,布好一块好难。小资料  对于电源、地的层数以及信号层数确定后,它们之间的相对排布位置是每一个PCB工程师都不能回避的话题;  层的排布一般原则:  元件面下面(第二层)为地平面,提供器件屏蔽层以及为顶层布线提供参考平面;  所有

2、信号层尽可能与地平面相邻;  尽量避免两信号层直接相邻;  主电源尽可能与其对应地相邻;  兼顾层压结构对称。  对于母板的层排布,现有母板很难控制平行长距离布线,对于板级工作频率在50MHZ以上的(50MHZ以下的情况可参照,适当放宽),建议排布原则:  元件面、焊接面为完整的地平面(屏蔽);  无相邻平行布线层;  所有信号层尽可能与地平面相邻;  关键信号与地层相邻,不跨分割区。  注:具体PCB的层的设置时,要对以上原则进行灵活掌握,在领会以上原则的基础上,根据实际单板的需求,如:是否需要一关键布线层、电源、地平面的分割情况等,确定层的排

3、布,切忌生搬硬套,或抠住一点不放。以下为单板层的排布的具体探讨:*四层板,优选方案1,可用方案3方案  电源层数地层数信号层数  1  2  3  41    1    1    2    S  G  P  S2    1    2    2    G  S  S  P3    1    1    2    S  P  G  S 方案1此方案四层PCB的主选层设置方案,在元件面下有一地平面,关键信号优选布TOP层;至于层厚设置,有以下建议:  满足阻抗控制芯板(GND到POWER)不宜过厚,以降低电源、地平面的分布阻抗;保证电源平面的去藕效果;为

4、了达到一定的屏蔽效果,有人试图把电源、地平面放在TOP、BOTTOM层,即采用方案2:  此方案为了达到想要的屏蔽效果,至少存在以下缺陷:  电源、地相距过远,电源平面阻抗较大  电源、地平面由于元件焊盘等影响,极不完整  由于参考面不完整,信号阻抗不连续  实际上,由于大量采用表贴器件,对于器件越来越密的情况下,本方案的电源、地几乎无法作为完整的参考平面,预期的屏蔽效果很难实现;方案2使用范围有限。但在个别单板中,方案2不失为最佳层设置方案。  以下为方案2使用案例;  案例(特例):设计过程中,出现了以下情况:    A、整板无电源平面,只有

5、GND、PGND各占一个平面;    B、整板走线简单,但作为接口滤波板,布线的辐射必须关注;    C、该板贴片元件较少,多数为插件。  分析:   1、由于该板无电源平面,电源平面阻抗问题也就不存在了;   2、由于贴片元件少(单面布局),若表层做平面层,内层走线,参考平面的完整性基本得到保证,而且第二层可铺铜保证少量顶层走线的参考平面;   3、作为接口滤波板,PCB布线的辐射必须关注,若内层走线,表层为GND、PGND,走线得到很好的屏蔽,传输线的辐射得到控制;  鉴于以上原因,在本板的层的排布时,决定采用方案2,即:GND、S1、S2、

6、PGND,由于表层仍有少量短走线,而底层则为完整的地平面,我们在S1布线层铺铜,保证了表层走线的参考平面;五块接口滤波板中,出于以上同样的分析,设计人员决定采用方案2,同样不失为层的设置经典。  列举以上特例,就是要告诉大家,要领会层的排布原则,而非机械照搬。  方案3:此方案同方案1类似,适用于主要器件在BOTTOM布局或关键信号底层布线的情况;一般情况下,限制使用此方案;*六层板,优选方案3,可用方案1,备用方案2、4方案  电源  地  信号    1    2    3    4    5    6#1    1  1    4    S

7、1    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对于六层板,优先考虑方案3,优选布线层S2(stripline),其次S3、S1。主电源及其对应的地布在4、5层,层厚设置时,增大S2-P之间的间距,缩小P-G2之间的间距(相应缩小G1-S2层之

8、间的间距),以减小电源平面的阻抗,减少电源对S2的影响; 在成本要求较高的时候,可采用方案1,优选布线层S1、S2,其次S3、S4,与方

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