PCB 線路板疊層設計要注意哪些問題呢?下面就讓專業工程師來告訴你。
做疊層設計時,一定要遵從兩個規矩:
1. 每個走線層都必須有一個鄰近的參考層(電源或地層);
2. 鄰近的主電源層和地層要保持最小間距,以提供較大的耦合電容。
下面就讓我們舉例二、四、六層板來做說明:
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單面 PCB 板和雙面 PCB 板的疊層
對于兩層板來說,控制 EMI 輻射主要從布線和布局來考慮。
單層板和雙層板的電磁兼容問題越來越突出,造成這種現象的主要原因就是信號回路面積過大,不僅產生了較強的電磁輻射,而且使電路對外界干擾敏感。要改善線路的電磁兼容性,最簡單的方法是減小關鍵信號的回路面積;關鍵信號主要指產生較強輻射的信號和對外界敏感的信號。
單、雙層板通常使用在低于 10KHz 的低頻模擬設計中:
1)在同一層的電源以輻射狀走線,并最小化線的長度總和;
2)走電源、地線時,相互靠近;在關鍵信號線邊上布一條地線,這條地線應盡量靠近信號線。這樣就形成了較小的回路面積,減小差模輻射對外界干擾的敏感度。
3)如果是雙層線路板,可以在線路板的另一面,緊靠近信號線的下面,沿著信號線布一條地線,線盡量寬些。
2
四層板的疊層
1. SIG-GND(PWR)-PWR (GND)-SIG;
2. GND-SIG(PWR)-SIG(PWR)-GND;
以上兩種疊層設計,潛在的問題是對于傳統的 1.6mm(62mil)板厚。層間距將會變得很大,不利于控制阻抗、層間耦合及屏蔽;特別是電源地層之間間距很大,降低了板電容,不利于濾除噪聲。
第一種方案,通常應用于板上芯片較多的情況。這種方案可得到較好的 SI 性能,對于 EMI 性能來說并不是很好,主要通過走線及其他細節來控制。
第二種方案,通常應用于板上芯片密度足夠低和芯片周圍有足夠面積的場合。此種方案 PCB 的外層均為地層,中間兩層均為信號 / 電源層。從 EMI 控制的角度看, 這是現有的最佳 4 層 PCB 結構。
主要注意:中間兩層信號、電源混合層間距要拉開,走線方向垂直,避免出現串擾;適當控制板面積,體現 20H 規則。
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六層板的疊層
對于芯片密度較大、時鐘頻率較高的設計應考慮 6 層板的設計,推薦疊層方式:
1.SIG-GND-SIG-PWR-GND-SIG;
這種疊層方案可得到較好的信號完整性,信號層與接地層相鄰,電源層和接地層配對,每個走線層的阻抗都可較好控制,且兩個地層都是能良好的吸收磁力線。
2.GND-SIG-GND-PWR-SIG -GND;
該種方案只適用于器件密度不是很高的情況,這種疊層具有上面疊層的所有優點,并且頂層和底層的地平面比較完整,能作為一個較好的屏蔽層 來使用。因此,EMI 性能要比第一種方案好。
小結:對比第一種方案與第二種方案,第二種方案成本要大大增加。因此,我們疊層時通常選擇第一種方案。
審核編輯黃昊宇
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