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原創(chuàng)|詳解PCB層疊設(shè)計(jì)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(lì) |倒序?yàn)g覽 |閱讀模式
PCB設(shè)計(jì)工程師在完成預(yù)布局后,重點(diǎn)需要對板子布線瓶頸處進(jìn)行分析,再結(jié)合pcb設(shè)計(jì)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。
6 v7 L: b! Q* `8 e. d9 u: }8 c9 O9 i" E! K
✪ 正文 ✪: c! i- `2 {! s" p' X$ K

6 x! E; P6 Z4 x6 u0 _! [本節(jié)主要介紹PCB層疊設(shè)計(jì)方法:PCB設(shè)計(jì)軟件CrossSection界面、PCB層疊設(shè)計(jì)的基本原則。
% U+ c7 f2 w: i* e* a& r$ t; `
$ o  r2 G9 _5 B! f( v$ i一、Cross Section 界面介紹
3 Q  v& A/ `3 T6 S% P3 J) b+ ^: o$ ?0 C* s
allegro提供了一個(gè)集成、方便、強(qiáng)大的層疊設(shè)計(jì)與阻抗計(jì)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。$ e* N% P+ x% [

3 r4 `- z# A3 }5 b其中各選項(xiàng)的含義:; t, [! S5 k8 @( {
1.Type:選擇各層的類型:電導(dǎo)、介質(zhì)、平面
2 }6 E9 M7 V1 L* ?" s2. Material:材料,常用為 FR-4
7 j( G' k% o) j7 ~8 ^$ A& R( Q3. Thickness:每一層的厚度
% F; y; B) h1 q. o9 L+ {4. Conductivity:電導(dǎo)率. k  Z  b; I9 O% W0 G! `" b& h( l
5. Dielectric Constant:介電常數(shù)0 H1 O% t; O6 ~2 F( B% k' V' m
6. Loss Tangent:損耗角. R- q8 P8 k% V. w# C$ m
7. Negative Artwork; Z9 r9 a2 v) I  i3 M
8. Shield:參考平面
0 i8 J8 V0 @' \& q5 S' X: _二、層疊設(shè)計(jì)的基本原則
/ t1 _9 r8 p: e$ j3 t$ Q
$ [2 ?9 g& S  K2 {9 d$ K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:
; G! m8 q; ~1 p* t( x/ i# u8 D  z , t, v2 F7 `# O( w
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。# q* I6 l0 l: p2 s. z
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。  Z1 G7 a) F0 i0 r* B
3、盡量避免兩層信號層直接相鄰,以減少串?dāng)_。) u3 l7 L' j% k
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。* v9 t6 }9 q  d* J4 F" Q
5、兼顧層壓結(jié)構(gòu)對稱,利于制版生產(chǎn)時(shí)的翹曲控制。3 t, ?# `8 N3 \* f0 e7 g

& D, X9 x8 t* l8 E4 X% p以上為層疊設(shè)計(jì)的常規(guī)原則,在實(shí)際開展層疊設(shè)計(jì)時(shí),電路板設(shè)計(jì)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(fèi)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(jià)是存在信號質(zhì)量設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)的。4 z1 a% \( @1 |- N( J8 M
, m, v$ [* `6 m- j$ s$ v/ O3 Q
對于背板(Backplane或midplane)的層疊設(shè)計(jì),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:
+ w& p1 W8 y% a% ]5 y: i6 V* |$ B, l6 B# G
1、Top面、Bottom面為完整的地平面,構(gòu)成屏蔽腔體。, X% ~6 K9 n* H! Y( T) x
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。4 d. Z. @3 @5 f  o- f6 [
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。2 I2 g+ Z; g0 W
6 m# J% l. J4 K0 L$ s
需要說明的是,在具體的PCB層疊設(shè)置時(shí),要對以上原則靈活進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)運(yùn)用,根據(jù)實(shí)際單板的需求進(jìn)行合理的分析。

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發(fā)表于 2017-3-21 20:45:37 | 只看該作者
感覺不錯(cuò),學(xué)習(xí)學(xué)習(xí),謝謝分享

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發(fā)表于 2017-3-22 13:20:05 | 只看該作者
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發(fā)表于 2017-3-24 08:40:06 | 只看該作者
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發(fā)表于 2022-4-27 09:19:50 | 只看該作者
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+ t* V1 a% i5 o4 q1 q( s

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發(fā)表于 2022-4-30 23:42:28 | 只看該作者

6 R8 }6 S7 ~  A- m& ?* ^正需要這個(gè),謝謝分享

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