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為什么6層板最好設(shè)計(jì)2個接地層?

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發(fā)表于 2023-12-8 10:33:20 | 只看該作者 回帖獎勵 |倒序?yàn)g覽 |閱讀模式
提到6層板分層布局,一般業(yè)內(nèi)主流會推薦這個設(shè)計(jì)方案:
【電源層數(shù)1,地層數(shù)2,信號層數(shù)3】

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但從成本方面考慮,我們會希望板子布局越多線路越經(jīng)濟(jì),即信號層越多成本越低。因此,在設(shè)計(jì)6層板時,電源層和接地層均只布局一層,信號層設(shè)計(jì)4層,理論上是比較省成本的,但為什么大家建議最好布置2個接地層呢?
理由是,6層板只設(shè)計(jì)1個接地層,性能相對來說有點(diǎn)點(diǎn)“拉跨”。
在電路中,地層通常被用作信號的回流路徑,屏蔽來自其他層的信號影響。理論上,6層板布置2個地層,其信號質(zhì)量和穩(wěn)定性會比只布置1個地層的要高。另外,多地層的設(shè)計(jì)可以為更多的信號層和電源層而服務(wù),以滿足大功率電子元件的導(dǎo)熱和散熱需求。
具體情況具體分析,我們來看看以下兩個只設(shè)計(jì)1個接地層的6層板分層方案,分析只有1個接地層時,會帶來哪些不好的影響。
方案一:該方案的問題是電源層和地層相隔較遠(yuǎn),中間隔了兩個信號層。所以其電源與地的耦合比較差,導(dǎo)致阻抗不連續(xù)、噪聲干擾增加、散熱困難等問題,進(jìn)而影響信號質(zhì)量、信號穩(wěn)定性和電路可靠性。
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方案二:方案二就不存在方案一的問題,它的電源和地的耦合效果很好,阻抗低,電源平面受到的干擾可以很快的泄放到地平面上。

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但是!信號抗干擾性能較差,因?yàn)樗男盘枌酉噜彛⊿2與S1相鄰,S3與S4相鄰),導(dǎo)致信號之間的干擾與電磁輻射增加,信號完整性容易受到對方層的干擾。而且從電路設(shè)計(jì)角度來看,信號層相鄰會導(dǎo)致電路復(fù)雜度增加。由于信號層之間的信號線距離較近,需要更加精細(xì)的設(shè)計(jì)和布局,增加了電路設(shè)計(jì)的難度和復(fù)雜度。因此,在pcb設(shè)計(jì)中,應(yīng)該盡可能避免信號層相鄰的情況,以保證信號的質(zhì)量和電路的穩(wěn)定性。
而2個接地層的設(shè)計(jì)方案,即文章開頭的疊層方案,是綜合考慮方案一和二存在的問題后,得出來的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

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再po一遍《2個地層的6層板設(shè)計(jì)》
這種疊層設(shè)計(jì)相比方案一和方案二,犧牲了信號層的數(shù)量,多增了1個地層,以換來了更好的布局效果——每個信號層、電源層均與地層相鄰。其中S2作為優(yōu)先布局的重要信號,其次是S3,再是S1。
6層板PCB中有2個地層可以更好地隔離和吸收來自其他層的噪聲和干擾,提供更好的電磁兼容性、電路保護(hù)、散熱設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)靈活性,有助于提高電路的穩(wěn)定性和可靠性。
當(dāng)然,如果對成本要求實(shí)在苛刻,也可以選擇方案一、二,只布局1個接地層,然后通過外部去耦電容等方法增強(qiáng)PCB性能。
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