隨著電子產(chǎn)品的速度越來越快,功能越來越多,導(dǎo)致電子產(chǎn)品的核心元件印刷電路板(Printed Circuit Board,PCB)所需元器件越來越多,信號(hào)頻率越來越高,這會(huì)使設(shè)計(jì)者選擇多層PCB來應(yīng)對(duì)。與此同時(shí)也會(huì)帶來許多問題,如PCB的電磁兼容性(Electromagnetic Compatible,EMC)、信號(hào)完整性(Signal Integrity,SI)、電源完整性(PowerIntegrity,PI)、布局布線以及層疊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等。

　　其中,多層PCB層疊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)PCB的電磁兼容性、布局布線有直接影響,同時(shí)對(duì)信號(hào)完整性、電源完整性也有著重要的影響,即多層PCB層疊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是多層PCB設(shè)計(jì)至關(guān)重要的一步。

　　多層PCB板的疊層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：

　　在設(shè)計(jì)多層PCB電路板之前，設(shè)計(jì)者需要首先根據(jù)電路的規(guī)模、電路板的尺寸和電磁兼容(EMC) 的要求來確定所采用的電路板結(jié)構(gòu)，也就是決定采用4層，6層，還是更多層數(shù)的電路板。確定層數(shù)之后，再確定內(nèi)電層的放置位置以及如何在這些層上分布不同的信號(hào)。這就是多層PCB層疊結(jié)構(gòu)的選擇問題。層疊結(jié)構(gòu)是影響PCB板EMC性能的一個(gè)重要因素，也是抑制電磁干擾的一個(gè)重要手段。

　　1 、層數(shù)的選擇和疊加原則

　　確定多層PCB板的層疊結(jié)構(gòu)需要考慮較多的因素。從布線方面來說，層數(shù)越多越利于布線，但是制板成本和難度也會(huì)隨之增加。對(duì)于生產(chǎn)廠家來說，層疊結(jié)構(gòu)對(duì)稱與否是PCB板制造時(shí)需要關(guān)注的焦點(diǎn)，所以層數(shù)的選擇需要考慮各方面的需求，以達(dá)到最佳的平衡。

　　對(duì)于有經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)人員來說，在完成元器件的預(yù)布局后，會(huì)對(duì)PCB的布線瓶頸處進(jìn)行重點(diǎn)分析。結(jié)合其他EDA工具分析電路板的布線密度;再綜合有特殊布線要 求的信號(hào)線如差分線、敏感信號(hào)線等的數(shù)量和種類來確定信號(hào)層的層數(shù);然后根據(jù)電源的種類、隔離和抗干擾的要求來確定內(nèi)電層的數(shù)目。這樣，整個(gè)電路板的板層 數(shù)目就基本確定了。

　　確定了電路板的層數(shù)后，接下來的工作便是合理地排列各層電路的放置順序。在這一步驟中，需要考慮的因素主要有以下兩點(diǎn)。

　　(1)特殊信號(hào)層的分布。

　　(2)電源層和地層的分布。

　　如果電路板的層數(shù)越多，特殊信號(hào)層、地層和電源層的排列組合的種類也就越多，如何來確定哪種組合方式最優(yōu)也越困難，但總的原則有以下幾條。

　　(1)信號(hào)層應(yīng)該與一個(gè)內(nèi)電層相鄰(內(nèi)部電源/地層)，利用內(nèi)電層的大銅膜來為信號(hào)層提供屏蔽。

　　(2)內(nèi)部電源層和地層之間應(yīng)該緊密耦合，也就是說，內(nèi)部電源層和地層之間的介質(zhì)厚度應(yīng)該取較小的值，以提高電源層和地層之間的電容，增大諧振頻率。內(nèi)部 電源層和地層之間的介質(zhì)厚度可以在Protel的Layer Stack Manager(層堆棧管理器)中進(jìn)行設(shè)置。選擇【Design】/【Layer Stack Manager…】命令，系統(tǒng)彈出層堆棧管理器對(duì)話框，用鼠標(biāo)雙擊Prepreg文本，可在該對(duì)話框的Thickness選 項(xiàng)中改變絕緣層的厚度。

　　如果電源和地線之間的電位差不大的話，可以采用較小的絕緣層厚度，例如5mil(0.127mm)。

　　(3)電路中的高速信號(hào)傳輸層應(yīng)該是信號(hào)中間層，并且夾在兩個(gè)內(nèi)電層之間。這樣兩個(gè)內(nèi)電層的銅膜可以為高速信號(hào)傳輸提供電磁屏蔽，同時(shí)也能有效地將高速信號(hào)的輻射限制在兩個(gè)內(nèi)電層之間，不對(duì)外造成干擾。

　　(4)避免兩個(gè)信號(hào)層直接相鄰。相鄰的信號(hào)層之間容易引入串?dāng)_，從而導(dǎo)致電路功能失效。在兩信號(hào)層之間加入地平面可以有效地避免串?dāng)_。

　　(5)多個(gè)接地的內(nèi)電層可以有效地降低接地阻抗。例如，A信號(hào)層和B信號(hào)層采用各自單獨(dú)的地平面，可以有效地降低共模干擾。

　　(6)兼顧層結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性。

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