快点PCB|【技术】一文详解PCB分层策略及PCB多层板的设计原则

_本文原题为:【技术】一文详解PCB分层策略及PCB多层板的设计原则
PCB从结构上可分为单面板、双面板和多层板 , 不同的板子 , 它们的设计重点有所不同 。 本文 , 我们主要来了解下PCB分层策略以及PCB多层板的设计原则 。
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PCB分层策略
从信号走线来看 , 好的分层策略应该是把所有的信号走线放在一层或若干层 , 这些层紧挨著电源层或接地层 。 对于电源 , 好的分层策略应该是电源层与接地层相邻 , 且电源层与接地层的距离尽可能小 , 这就是我们所讲的“分层”策略 。
【快点PCB|【技术】一文详解PCB分层策略及PCB多层板的设计原则】优良的PCB分层策略如下:
1.布线层的投影平面应该在其回流平面层区域内 。 布线层如果不在其回流平面层地投影区域内 , 在布线时将会有信号线在投影区域外 , 导致“边缘辐射”问题 , 并且还会导致信号回路面积地增大 , 导致差模辐射增大 。
2.尽量避免布线层相邻的设置 。 因为相邻布线层上的平行信号走线会导致信号串扰 , 所以如果无法避免布线层相邻 , 应该适当拉大两布线层之间的层间距 , 缩小布线层与其信号回路之间的层间距 。
3.相邻平面层应避免其投影平面重叠 。 因为投影重叠时 , 层与层之间的耦合电容会导致各层之间的噪声互相耦合 。
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PCB多层板的设计原则
时钟频率超过5MHz , 或信号上升时间小于5ns时 , 为了使信号回路面积能够得到很好的控制 , 一般需要使用多层板设计(高速PCB普遍采用多层板来进行设计) 。 在设计多层板时 , 我们应注意如下几点原则:
1.关键布线层(时钟线、总线、接口信号线、射频线、复位信号线、片选信号线以及各种控制信号线等所在层)应与完整地平面相邻 , 优选两地平面之间 , 如图1所示 。 关键信号线一般都是强辐射或极其敏感的信号线 , 靠近地平面布线能够使其信号回路面积减小 , 减小其辐射强度或提高抗干扰能力 。
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图1关键布线层在两地平面之间
2.电源平面应相对于其相邻地平面内缩(建议值5H~20H) 。 电源平面相对于其回流地平面内缩可以有效抑制“边缘辐射”问题 , 如图2所示 。
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图2电源平面应相对于其相邻地平面内缩
此外 , 单板主工作电源平面(使用最广泛的电源平面)应与其地平面紧邻 , 以有效地减小电源电流的回路面积 , 如图3所示 。
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图3电源平面应与其地平面紧邻
3.单板TOP、BOTTOM层是否无≥50MHz的信号线 。 如有 , 最好将高频信号走在两个平面层之间 , 以抑制其对空间的辐射 。
知识扩展:多层PCB的层数多少取决于电路板的复杂程度 , 一款PCB设计的层数及层叠方案取决于硬件成本、高密元器件的出线、信号质量控制、原理图信号定义、PCB厂家加工能力基线等因素 。
PCB单层板和双层板设计
对于单层板和双层板的设计 , 主要应注意关键信号线和电源线的设计 。 电源走线附近必须有地线与其紧邻、平行走线 , 以减小电源电流回路面积 。
单层板的关键信号线两侧应该布“GuideGroundLine” , 如图4所示 。 双层板的关键信号线地投影平面上应有大面积铺地 , 或者同单层板地处理办法 , 设计“GuideGroundLine” , 如图5所示 。 关键信号线两侧地“保卫地线”一方面可以减小信号回路面积 , 另外 , 还可以防止信号线与其他信号线之间地串扰 。