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【E问E答】怎么正确运用PCB的分层和堆叠?

1.概述多层印制板为了有更好的电磁兼容性设计。使得印制板在正常工作时能满足电磁兼容和敏感度标准。正确的堆叠有助于屏蔽和抑制EMI。2.多层印制板设计基础。多层印制板的电磁兼容分析可以基

  1.概述

  多层印制板为了有更好的电磁兼容性规划。使得印制板在正常作业时能满意电磁兼容和敏感度规范。正确的堆叠有助于屏蔽和按捺EMI。

  2.多层印制板规划根底。

  多层印制板的电磁兼容剖析能够依据克希霍夫规律和法拉第电磁感应规律。

  依据克希霍夫规律,任何时域信号由源到负载的传输都必须有一个最低阻抗的途径。见图一。图中I=I′,巨细持平,方向相反。图中I咱们称为信号电流,I′称为映象电流,而I′地点的层咱们称为映象平面层。假如信号电流下方是电源层(POWER),此刻的映象电流回路是经过电容耦合所到达的。见图二。

    

 

    

 

  依据以上两个规律,咱们得出在多层印制板分层及堆叠中应遵从以下基本原则:

  ① 电源平面应尽量接近接地平面,并应在接地平面之下。

  ② 布线层应组织与映象平面层相邻。

  ③ 电源与地层阻抗最低。

  ④ 在中心层构成带状线,外表构成微带线。两者特性不同。

  ⑤ 重要信号线应紧临地层。

  3. PCB板的堆叠与分层

  ① 二层板。

  此板仅能用于低速规划。EMC比较差。

  ② 四层板。

  由以下几种叠层次序。下面分别把各种不同的叠层好坏作阐明。

  表一

  注:S1 信号布线一层,S2 信号布线二层;GND 地层;POWER 电源层

  第一种状况,应当是四层板中最好的一种状况。因为外层是地层,对EMI有屏蔽效果,一起电源层同地层也牢靠得很近,使得电源内阻较小,获得最佳效果。但第一种状况不能用于当本板密度比较大的状况。因为这样一来,就不能确保第一层地的完整性,这样第二层信号会变得更差。别的,此种结构也不能用于全板功耗比较大的状况。

  表中的第二种状况,是咱们平常最常用的一种方法。从板的结构上,也不适用于高速数字电路规划。因为在这种结构中,不易坚持低电源阻抗。以一个板2毫米为例:要求Z0=50ohm. 以线宽为8mil.铜箔厚为35цm。这样信号一层与地层中心是0.14mm。而地层与电源层为1.58mm。这样就大大的增加了电源的内阻。在此种结构中,因为辐射是向空间的,需加屏蔽板,才干削减EMI。

  表中第三种状况,S1层上信号线质量最好。S2次之。对EMI有屏蔽效果。但电源阻抗较大。此板能用于全板功耗大而该板是搅扰源或者说紧邻着搅扰源的状况下。

  ③ 六层板

  表二

  A种状况,是常见的方法之一,S1是比较好的布线层。S2次之。但电源平面阻抗较差。布线时应留意S2对S3层的影响。

  B种状况,S2层为好的布线层,S3层次之。电源平面阻抗较好。

  C种状况,这种状况是六层板中最好的状况,S1,S2,S3都是好的布线层。电源平面阻抗较好。美中不足的是布线层同前两种状况少了一层。

  D种状况,在六层板中,功用虽优于前三种,但布线层少于前两种。此种状况多在背板中运用。

  ④ 八层板

  表三

  八层板,假如要有6个信号层,以A种状况为最好。但此种摆放不宜用于高速数字电路规划。假如是5个信号层,以C种状况为最好。在这种状况中,S1,S2,S3都是比较好的布线层。一起电源平面阻抗也比较低。假如是4个信号层,以表三中B种状况为最好。每个信号层都是杰出布线层。在这几种状况中,相邻信号层应布线。

  ⑤ 十层板

  表四

  十层板假如有6个信号层,有A,B,C三种叠层次序。A种状况为最好,C种次之,B种状况最差。其它没有列出的状况,比这几种状况更差。在A种状况中,S1,S6是比较好的布线层。S2,S3,S5次之。这中心要特别指出的是,A同C,A种状况之所以好于C种状况,主要原因是因为在C种状况中,GND层同POWER层的间隔是由S5同GND层间隔决议的。这样就不一定能确保GND层同POWER层的电源平面阻抗最小。D种状况应当说是十层板中归纳功用最好的叠层次序。每个信号层都是优秀的布线层。E、F多用于背板。其间F种状况对EMC的屏蔽效果要好于E。不足之处是在于两信号层相接,在布线上要留意。

  总归,PCB的分层及叠层是一个比较复杂的工作。有多方面的要素要考虑。但咱们应当记住咱们要完结的功用,需求那些关键要素。这样才干找到一个契合咱们要求的印制板分层及叠层顺。

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