曾經(jīng)的LowHuang在PCB設(shè)計(jì)入門(mén)時(shí)，總是聽(tīng)身邊的攻城獅講，高頻電路設(shè)計(jì)有多么復(fù)雜，要走蛇形走線(xiàn)，要阻抗計(jì)算.....說(shuō)得讓人有點(diǎn)聽(tīng)不懂，于是LowHuang覺(jué)得這人NB，心想總有一天我也要這么NB，然后去忽悠下對(duì)坐我對(duì)面拉線(xiàn)那個(gè)妹子。

作為一個(gè)PCB Layout的攻城獅，有必要對(duì)PCB制造有所了解，不僅僅只是知道生成GERBER文件，然后丟給PCB板廠(chǎng)。今天LowHuang來(lái)聊一聊PCB的疊層結(jié)設(shè)計(jì)與阻抗計(jì)算。

一，PCB的層壓介紹。

對(duì)于一般的入門(mén)級(jí)的攻城獅而言，通常只了解和關(guān)注他在畫(huà)板時(shí)所用到的電氣層，如，Top,Bottom,POWER,GND,SIG，其并沒(méi)有太關(guān)注層壓結(jié)構(gòu)。對(duì)于一個(gè)雙面板而言，通常是沒(méi)有完整的參考平面，因此也做不了阻抗，故并沒(méi)有過(guò)多關(guān)注雙面板的層壓結(jié)構(gòu)，通常對(duì)于4層以上的PCB我們會(huì)有阻抗的要求，我要去關(guān)注層壓結(jié)構(gòu)，如果一味的畫(huà)好板子，丟給工廠(chǎng)的CAM工程師去調(diào)阻抗，當(dāng)你的設(shè)計(jì)偏離太多的時(shí)候，CAM工程師恐怕心里會(huì)說(shuō)“MMP”了。如果要自己預(yù)先設(shè)計(jì)好阻抗，這個(gè)就得知道PCB的層壓結(jié)構(gòu)了，如下圖，對(duì)應(yīng)的是一個(gè)4層板的完整的疊層結(jié)構(gòu)

圖1

二、層壓結(jié)構(gòu)的選擇

我們通常在設(shè)計(jì)PCB之前，我們首先要確定幾個(gè)參數(shù)

1，板厚：對(duì)于面積比較小的PCB，板子的厚度并不是那么嚴(yán)格，但是對(duì)于面積比較大的PCB板而言，如果板子太薄，在過(guò)爐和過(guò)波峰焊時(shí)，容易使板子變形，中間凹下去。因此我們?cè)谶x擇板子厚度時(shí)，理應(yīng)考慮這個(gè)問(wèn)題；

在決定了做多厚的板子之后，我們就得去選PP片和芯板的型號(hào)，因?yàn)椴煌吞?hào)的PP片和芯板壓出來(lái)的厚度不一樣的，常用的PP片厚度如下

1080 厚度 0.075MM?

3313 厚度 0.09MM?

2116 厚度 0.115MM?

2116H 厚度 0.12MM?

7628 厚度 0.175MM?

7628H 厚度 0.18MM

因廠(chǎng)家而異，故我們需要找板廠(chǎng)要疊層的參數(shù)。

2，電氣層順序選擇：這里說(shuō)的電氣層就是指我們通常說(shuō)的，TOP.BOTTOM,POWER,GND這些；對(duì)于很多攻城獅而言，有些人沒(méi)有思考過(guò)這個(gè)問(wèn)題，直接把板廠(chǎng)的現(xiàn)在的層壓結(jié)構(gòu)拿來(lái)用。在我們做設(shè)計(jì)時(shí)候，要根據(jù)結(jié)構(gòu)工程師給的空間結(jié)構(gòu)，考慮關(guān)鍵器件應(yīng)該放在那一層。例如如果我們選擇將CPU和DDR關(guān)鍵信號(hào)在頂層，DDR的參考平面最好是GND層，那我們的層的順序應(yīng)該是TOP,GND,POWER,BOTTOM.反之，如果我們將CPU和DDR關(guān)鍵信號(hào)在底層，層的順序應(yīng)該是TOP,POWER，GND,BOTTOM.總之這個(gè)順序是要LAYOUT工程師決定，而不是由板廠(chǎng)決定。

三、阻抗計(jì)算

選好的層疊結(jié)構(gòu)之后，我們就要根據(jù)我們的關(guān)鍵信號(hào)的所需要的阻抗來(lái)計(jì)算線(xiàn)寬和線(xiàn)距。在這里L(fēng)owHuang分別介紹兩個(gè)工具，分別是Allegro中的計(jì)算工具和Si9000。

還是以四層板為例：我們首先找到我們選的層壓結(jié)構(gòu)的參數(shù)，主要用到以下幾個(gè)參數(shù)：

1，介質(zhì)厚度：這里就是PP片或芯片的厚度

2，介電常數(shù)：這里就是指PP片/芯片/阻焊油

常用的幾個(gè)PP片的參數(shù)如下：

圖2

3，阻焊油的厚度：這里主要指PCB板表層綠油的厚度，走線(xiàn)的上蓋的綠油和沒(méi)有走線(xiàn)的地方的綠油厚度是不一樣的。

下面我們嘉立創(chuàng) 4層板7628的層壓結(jié)構(gòu)為例，層壓結(jié)構(gòu)如下

圖3

4，我們先試用Allegro自帶的計(jì)算軟件計(jì)算下TOP層50OHM的單端阻抗所需要的線(xiàn)寬

打開(kāi) Cadence?PCB Editor

Analyze->Transmission Line?Calculators

圖4

我們對(duì)照?qǐng)D2和圖3，填上圖中4、5、6所需要參數(shù) 點(diǎn)Calculate

這里說(shuō)下，參數(shù)2,長(zhǎng)度對(duì)阻抗沒(méi)有影響，我們可以不填

圖5

這里可以看到當(dāng)線(xiàn)寬為5時(shí)，Z0=81.677977OHMS，我們將線(xiàn)寬改大，直到ZO接近50OHMS

圖6

當(dāng)線(xiàn)寬為14.7時(shí)，這時(shí)ZO已經(jīng)接近50OMHS了，因此14.7就是我們需要的目標(biāo)線(xiàn)寬

總結(jié)：Allegro中沒(méi)有考慮阻焊油和梯形線(xiàn)寬（W1,W2下面介紹）的影響，主要是因?yàn)檫@些因素的影響不是特別大。

5，我們?cè)儆肧i9000來(lái)計(jì)算下

打開(kāi)SI9000軟件，這個(gè)軟件是PCB廠(chǎng)家用得比較多的，因此有一定的參考意義

圖7

右邊我們同樣對(duì)照?qǐng)D2和圖3填入?yún)?shù)，其中C1,C2,CEr阻焊油的參數(shù)，W1是客戶(hù)線(xiàn)寬，我們可以找廠(chǎng)家提供，在嘉立創(chuàng)網(wǎng)站上，LowHuang找到如下的信息

圖8

輸入后點(diǎn)計(jì)算

我們可以看到50OHM的阻抗是13.96與allegro計(jì)算出的14.7有一點(diǎn)差別，這個(gè)主要是軟件的差異，差別不足1MILS，這個(gè)我們可以認(rèn)為沒(méi)有影響。

好了，就醬！關(guān)于PCB的疊層結(jié)構(gòu)和阻抗計(jì)算 LowHuang就講這么多。

審核編輯：湯梓紅