在設計之前 多層PCB 電路板, 設計者需要首先根據電路規模確定使用的電路板結構, circuit board size and electromagnetic compatibility (EMC) requirements, 那就是, 决定是否使用4層, 6層, 或多層電路板. 確定層數後, 確定內部電力層的放置位置以及如何在這些層上分佈不同的訊號. 這是多層PCB堆疊結構的選擇. 層壓結構是影響PCB板電磁相容效能的重要因素, 也是抑制電磁干擾的重要手段.
層數的選擇和疊加原理
在確定多層PCB的層壓結構時,需要考慮許多因素。 從佈線的角度來看,層數越多,佈線越好,但電路板製造的成本和難度也會新增。 對於製造商來說,層壓結構是否對稱是製造PCB板時需要注意的重點,囙此層數的選擇需要考慮各方面的需要,以實現最佳平衡。
對於經驗豐富的設計師, 完成組件的預佈局後, 他們將重點分析 PCB佈線瓶頸.
結合其他EDA工具分析電路板的佈線密度; 然後綜合具有特殊佈線要求的訊號線的數量和類型, 例如差分線路, 敏感訊號線, 等., 確定訊號層的數量; 然後根據電源類型, 隔離和抗干擾-確定內部電力層數量的要求. 以這種管道, 整個電路板的層數基本確定.
在確定電路板的層數後,下一個任務是合理安排每層電路的放置順序。 在這一步中,需要考慮的主要因素有以下兩點。
(1)特殊訊號層的分佈。
(2)電源層和地面層的分佈。
如果PCB電路板具有更多層,則會排列和組合更多類型的特殊訊號層、接地層和電源層。 越難確定哪種組合是最好的,但一般原則如下。
(1)訊號層應與內部電層(內部電源/接地層)相鄰,內部電層的大銅膜用於為訊號層提供遮罩。
(2)內部功率層和接地層應緊密耦合,即內部功率層和接地層之間的介質厚度應較小,以新增功率層和接地層之間的電容,並新增諧振頻率。 內部電源層和地面層之間的介質厚度可以在Protel的層堆棧管理器中設定。 選擇[Design]/[Layer Stack Manager–a]命令,系統彈出Layer Stack Manager對話方塊,用滑鼠按兩下預浸料文字,彈出對話方塊。 可以在對話方塊的“厚度”選項中更改絕緣層的厚度。
如果電源和地線之間的電位差不大,可以使用較小的絕緣層厚度,例如5mil(0.127mm)。
(3)電路中的高速訊號傳輸層應為訊號中間層,並夾在兩個內部電力層之間。 這樣,兩個內電層的銅膜可以為高速訊號傳輸提供電磁遮罩,同時可以有效限制兩個內電層之間的高速訊號輻射,而不會造成外部干擾。
(4)避免兩個訊號層直接相鄰。 很容易在相鄰訊號層之間引入串擾,導致電路功能故障。 在兩個訊號層之間添加地平面可以有效避免串擾。
(5)多個接地內部電力層可以有效降低接地阻抗。 例如,A訊號層和B訊號層使用單獨的接地層,這可以有效地减少共模干擾。
(6)考慮到層結構的對稱性。
常用的堆棧結構
以下使用4層板的示例來說明如何優化各種 PCB層壓結構。
對於常用的4層板,有幾種堆疊方法(從上到下)。
(1)Siganl_1(頂部)、GND(內部_1)、POWER(內部_2)、Siganl_2(底部)。
(2)Siganl_1(頂部)、POWER(Internal_1)、GND(Internal_2)、Siganl_2(底部)。
(3)電源(頂部)、Siganl_1(內部_1)、GND(內部_2)、Siganl_2(底部)。