為什么6層板最好設(shè)計(jì)2個接地層？

華秋 · 發(fā)表于 2023-12-8 10:33:20

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】

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。

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。

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)。

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。