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高速PCB設(shè)計PCB疊層設(shè)計的十個小技巧

發(fā)布時間 :2022-12-13 17:40 閱讀 : 來源 :技術(shù)文章責(zé)任編輯 :深圳宏力捷PCB設(shè)計部
隨著高速電路的不斷涌現(xiàn),PCB板的復(fù)雜度也越來越高,為了避免電氣因素的干擾,信號層和電源層必須分離,所以就牽涉到多層PCB的設(shè)計,即疊層結(jié)構(gòu)設(shè)計。
好的疊層設(shè)計不僅可以有效地提高電源質(zhì)量、減少串?dāng)_和EMI、提高信號傳輸性能,還能節(jié)約成本,為PCB設(shè)計布線提供便利,這是任何高速PCB設(shè)計者都必須首先考慮的問題。
 
高速PCB設(shè)計PCB疊層設(shè)計的十個小技巧
 
PCB疊層設(shè)計的十個小技巧
1. 分層
在多層PCB中,通常包含有信號層(S)、電源(P)平面和接地(GND)平面。電源平面和接地平面通常是沒有分割的實(shí)體平面,它們將為相鄰信號走線的電流提供一個好的低阻抗的電流返回路徑。信號層大部分位于這些電源或地參考平面層之間,構(gòu)成對稱帶狀線或非對稱帶狀線。多層PCB的頂層和底層通常用于放置元器件和少量走線,這些信號走線要求不能太長,以減少走線產(chǎn)生的直接輻射。
 
2. 確定單電源參考平面(電源平面)
使用去耦電容是解決電源完整性的一個重要措施。去耦電容只能放置在PCB的頂層和底層。去耦電容的走線、焊盤,以及過孔將嚴(yán)重影響去耦電容的效果,這就要求設(shè)計時必須考慮連接去耦電容的走線應(yīng)盡量短而寬,連接到過孔的導(dǎo)線也應(yīng)盡量短。例如,在一個高速數(shù)字電路中,可以將去耦電容放置在PCB的頂層,將第2層分配給高速數(shù)字電路(如處理器)作為電源層,將第3層作為信號層,將第4層設(shè)置成高速數(shù)字電路地。
此外,要盡量保證由同一個高速數(shù)字器件所驅(qū)動的信號走線以同樣的電源層作為參考平面,而且此電源層為高速數(shù)字器件的供電電源層。
 
3. 確定多電源參考平面
多電源參考平面將被分割成幾個電壓不同的實(shí)體區(qū)域。如果緊靠多電源層的是信號層,那么其附近的信號層上的信號電流將會遭遇不理想的返回路徑,使返回路徑上出現(xiàn)縫隙。對于高速數(shù)字信號,這種不合理的返回路徑設(shè)計可能會帶來嚴(yán)重的問題,所以要求高速數(shù)字信號PCB設(shè)計布線應(yīng)該遠(yuǎn)離多電源參考平面。
 
4. 確定多個接地參考平面(接地平面)
多個接地參考平面(接地層)可以提供一個好的低阻抗的電流返回路徑,可以減小共模EMl。接地平面和電源平面應(yīng)該緊密耦合,信號層也應(yīng)該和鄰近的參考平面緊密耦合。減少層與層之間的介質(zhì)厚度可以達(dá)到這個目的。
 
5. 高速信號層位于信號中間層
電路中的高速信號傳輸層應(yīng)該是信號中間層,并且夾在兩個鋪銅層之間。這樣兩個鋪銅層的銅膜可以為高速信號傳輸提供電磁屏蔽,同時也能有效地將高速信號的輻射限制在兩個鋪銅層之間,不對外造成干擾。
 
6. 設(shè)定PCB設(shè)計布線方向
在同一信號層上,應(yīng)保證大多數(shù)PCB設(shè)計布線的方向是一致的,同時應(yīng)與相鄰信號層的PCB設(shè)計布線方向正交。例如,可以將一個信號層的PCB設(shè)計布線方向設(shè)為"Y軸”走向,而將另一個相鄰的信號層PCB設(shè)計布線方向設(shè)為“X軸”走向。
 
7. 多電源層遠(yuǎn)離高速信號層
多電源層要注意遠(yuǎn)離高速數(shù)字信號PCB設(shè)計布線。因為多電源層會被分割成幾個電壓不同的實(shí)體區(qū)域,如果緊靠多電源層的是信號層,那么其附近的信號層上的信號電流將會遭遇不理想的返回路徑,使返回路徑上出現(xiàn)縫隙。
 
8. 采用偶數(shù)層結(jié)構(gòu)
經(jīng)典的PCB疊層設(shè)計幾乎全部是偶數(shù)層的,而不是奇數(shù)層的。偶數(shù)層印制電路板具有成本優(yōu)勢,同時偶數(shù)層比奇數(shù)層更能避免電路板翹曲。
 
9. PCB設(shè)計布線組合安排在鄰近層為了完成復(fù)雜的PCB設(shè)計布線
走線的層間轉(zhuǎn)換是不可避免的。一個信號路徑所跨越的兩個層稱為一個“PCB設(shè)計布線組合”。最好的PCB設(shè)計布線組合設(shè)計是避免返回電流從一個參考平面流到另一個參考平面,而是從一個參考平面的一個點(diǎn)(面)流到另一個點(diǎn)(面)。因此,PCB設(shè)計布線組合最好安排在鄰近層,因為一個經(jīng)過多層的路徑對于返回電流而言是不通暢的。雖然可以通過在過孔附近放置去耦電容或者減小參考平面間的介質(zhì)厚度等來減小地彈,但也非一個好的設(shè)計。
 
10. 成本考慮
在制造成本上,在具有相同的PCB面積的情況下,多層電路板的成本肯定比單層和雙層電路板高,而且層數(shù)越多,成本越高。但在考慮實(shí)現(xiàn)電路功能和電路板小型化,保證信號完整性、EMl、EMC 等性能指標(biāo)等因素時,應(yīng)盡量使用多層電路板。綜合評價,多層電路板與單雙層電路板兩者的成本差異并不會比預(yù)期的高很多。
 
深圳宏力捷PCB設(shè)計能力
最高信號設(shè)計速率:10Gbps CML差分信號;
最高PCB設(shè)計層數(shù):40層;
最小線寬:2.4mil;
最小線間距:2.4mil;
最小BGA PIN 間距:0.4mm;
最小機(jī)械孔直徑:6mil;
最小激光鉆孔直徑:4mil;
最大PIN數(shù)目:;63000+
最大元件數(shù)目:3600;
最多BGA數(shù)目:48+。
 
深圳宏力捷電子是一家專業(yè)從事電子產(chǎn)品電路板設(shè)計(layout布線設(shè)計)的PCB設(shè)計公司,主要承接多層、高密度的PCB設(shè)計畫板及電路板設(shè)計打樣業(yè)務(wù)。擁有平均超過10年工作經(jīng)驗的PCB設(shè)計團(tuán)隊,能熟練運(yùn)用市場主流PCB設(shè)計軟件,專業(yè)高效溝通保證PCB設(shè)計進(jìn)度,助您早一步搶占市場先機(jī)!


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