1. 层数选择与叠加原则
在设计多层PCB时,层数的选择会影响布线复杂度、成本和难度。经验丰富的设计师会在元器件预布局后,利用专业工具分析布线瓶颈,考虑特殊信号线的布线要求,以及电源种类和隔离抗干扰的需求,来确定信号层和内电层的数量。电路板层数的基本确定依据是平衡各方面需求。
2. 层叠结构排列组合
设计时需考虑特殊信号层、电源层和地层的分布,遵循以下原则:
- 利用内电层的大铜膜为信号层提供屏蔽,保证信号层与一个内电层相邻。
- 内部电源层和地层之间应紧密耦合,以提高电容,增大谐振频率。
- 高速信号传输层应位于信号中间层,并夹在两个内电层之间,以提供电磁屏蔽和限制高速信号辐射。
- 避免信号层直接相邻,减少串扰风险。
- 多个接地内电层可降低接地阻抗,提供有效的共模干扰抑制。
- 兼顾层结构的对称性。
3. 常用层叠结构
以4层板为例,常见的层叠方式包括:
- 信号1(顶层),地(内层1),电源(内层2),信号2(底层)。
- 信号1(顶层),电源(内层1),地(内层2),信号2(底层)。
- 电源(顶层),信号1(内层1),地(内层2),信号2(底层)。
4层板设计时,通常选择第一种结构,因为顶层和底层通常用于放置元器件,而第二种结构适用于顶层和底层均需放置元器件且内电源层和地层之间介质厚度大、耦合不佳的情况。
对于6层板,层叠结构的排列组合方式和优选方法包括:
- 信号1(顶层),地(内层1),信号2(内层2),信号3(内层3),电源(内层4)。
- 信号1(顶层),信号2(内层1),电源(内层2),地(内层3),信号3(底层)。
方案3减少了信号层,增加了内电层,解决了前两个方案的缺陷,提供了更好的信号隔离和屏蔽,因此是最优化的6层板结构。
设计多层PCB时,需权衡各项设计原则,尤其是内部电源层和地层之间的紧密耦合以及高速信号传输层的安排。不同的电路设计需根据具体特点确定优先级。
附:有关多层PCB设计的视频教程,可参考优酷上的相关内容。
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