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原創(chuàng)|詳解PCB層疊設(shè)計基本原則,非專業(yè)人士也能看懂

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發(fā)表于 2017-3-20 14:32:43 | 只看該作者 回帖獎勵 |倒序瀏覽 |閱讀模式
PCB設(shè)計工程師在完成預(yù)布局后,重點需要對板子布線瓶頸處進(jìn)行分析,再結(jié)合pcb設(shè)計軟件關(guān)于布線要求來確定布線層數(shù),綜合單板的性能指標(biāo)要求與成本承受能力,確定單板的電源、地的層數(shù)以及它們與信號層的相對排布位置。. T* Y5 ~- A) D3 c: h0 b

* ^' F( X) q4 R# h0 ~✪ 正文 ✪
0 R, R( l5 A( v+ T3 ]/ L
5 w% R" y  q8 G9 ^本節(jié)主要介紹PCB層疊設(shè)計方法:PCB設(shè)計軟件CrossSection界面、PCB層疊設(shè)計的基本原則。
2 Z  a5 |: Q7 D. n1 m; m+ W7 j/ u3 a! z. H, c4 C2 r
一、Cross Section 界面介紹
- v; g% }# T1 f1 y. A# d4 Q; Y. T
allegro提供了一個集成、方便、強大的層疊設(shè)計與阻抗計算控制的工具,叫做Cross Section。如下圖所示,可以非常直觀地進(jìn)行材料選擇,參數(shù)確定,然后得到最終阻抗結(jié)果。/ \6 j6 T* @/ o4 @  ^

5 D. P$ b8 o  s其中各選項的含義:
! b& @2 C2 b& h5 ^; }. v0 y1.Type:選擇各層的類型:電導(dǎo)、介質(zhì)、平面& v3 k1 p% z8 C
2. Material:材料,常用為 FR-42 z8 l9 [; J% {% Z2 e, V) v! u7 o- U# i
3. Thickness:每一層的厚度
( S8 f, _- D  o4 z2 b4. Conductivity:電導(dǎo)率
# k& j  ^% M, u* ]0 H  Y  ?1 p5. Dielectric Constant:介電常數(shù)+ W9 b; G( L; D$ A0 g* I
6. Loss Tangent:損耗角
9 Y! N0 n) S) U8 a* T7. Negative Artwork
9 V0 e2 O# m- J; A( V8. Shield:參考平面
: Y7 O; f& B' Q( x二、層疊設(shè)計的基本原則3 y  M$ Z8 w3 [* O5 y
7 m* y% q9 E7 D) o  H7 e8 r
考慮到信號質(zhì)量控制因素,PCB層疊設(shè)置的一般原則如下:
0 c2 F' E3 Q7 S3 C* Y& ]+ E. j. ? " L8 A9 K& h" z' p. U& G
1、元件面相鄰的第二層為地平面,提供器件屏蔽層以及頂層布線提供參考平面。- u4 r  V4 b3 p
2、所有信號層盡可能與地平面相鄰,以保證完整的回流通道。) a* n# @7 }; x- ?8 K
3、盡量避免兩層信號層直接相鄰,以減少串?dāng)_。; R$ j) U, a2 _' O5 r
4、主電源盡可能與其對應(yīng)地相鄰,構(gòu)成平面電容,降低電源平面阻抗。
% A6 O- X9 Y3 n, K, q5、兼顧層壓結(jié)構(gòu)對稱,利于制版生產(chǎn)時的翹曲控制。
# Z" \1 W" H4 N! A2 `* ~2 ]' R' g8 x4 V/ l
以上為層疊設(shè)計的常規(guī)原則,在實際開展層疊設(shè)計時,電路板設(shè)計師可以通過增加相鄰布線層的間距,縮小對應(yīng)布線層到參考平面的間距,進(jìn)而控制層間布線串?dāng)_率的前提下,可以使用兩信號層直接相鄰。對于比較注重成本的消費類產(chǎn)品,可以弱化電源與地平面相鄰降低平面阻抗的方式,從而盡可能減少布線層,降低PCB成本。當(dāng)然,這樣做的代價是存在信號質(zhì)量設(shè)計風(fēng)險的。6 Q8 U; M" S) E) X+ J6 h
1 G9 G6 {4 `* Y! g: h5 b
對于背板(Backplane或midplane)的層疊設(shè)計,鑒于常見背板很難做到相鄰走線互相垂直不可避免地出現(xiàn)平行長距離布線。對于高速背板,一般層疊原則如下:4 b0 ?7 c6 s3 V6 \( D* ]% ~

' _7 Z/ b& l, p/ J5 l2 ]1、Top面、Bottom面為完整的地平面,構(gòu)成屏蔽腔體。2 y$ v* @; S- ^9 @. e6 C6 y
2、無相鄰層平行布線,以減少串?dāng)_,或者相鄰布線層間距遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于參考平面間距。
- Z3 Q2 b% O. W- j. ~3、所有信號層盡可能與地平面相鄰,以保證完整的回流通道。1 s; `; B5 E6 F

+ W+ F6 ~' y, C' q1 ^- J( z需要說明的是,在具體的PCB層疊設(shè)置時,要對以上原則靈活進(jìn)行PCB設(shè)計運用,根據(jù)實際單板的需求進(jìn)行合理的分析。

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- ]( O2 P5 Q* D% a9 G8 Q. H. T
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發(fā)表于 2022-4-30 23:42:28 | 只看該作者
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