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1、天馬行空官方博客: ;QQ:1318241189;QQ群:175569632PCB工程師需要注意的地方 較多的PCB工程師,他們經(jīng)常畫電腦主板,對(duì)Allegro等優(yōu)秀的工具非常的熟練,但是,非??上У氖?他們居然很少知道如何進(jìn)行阻抗控制,如何使用工具進(jìn)行信號(hào)完整性分析.如何使用IBIS模型我覺得真正的PCB高手應(yīng)該還是信號(hào)完整性專家,而不僅僅停留在連連線,過過孔的基礎(chǔ)上對(duì)布通一塊板子容易,布好一塊好難。 小資料 對(duì)于電源、地的層數(shù)以及信號(hào)層數(shù)確定后,它們之間的相對(duì)排布位置是每一個(gè)PCB工程師都不能回避的話題;單板 層的排布一般原則:元件面下面(第二層)為地平面,提供器件屏蔽層以及為頂層布線提供
2、參考平面; 所有信號(hào)層盡可能與地平面相鄰;盡量避免兩信號(hào)層直接相鄰;s主電源盡可能與其對(duì)應(yīng)地相鄰;兼顧層壓結(jié)構(gòu)對(duì)稱。對(duì)于母板的層排布,現(xiàn)有母板很難控制平行長(zhǎng)距離布線,對(duì)于板級(jí) 工作頻率在50MHZ以上的(50MHZ以下的情況可參照,適當(dāng)放寬),建議排布原則:元件面、焊接面為完整的地平面(屏蔽);無相鄰平行布線層;所有信號(hào)層盡可能與地平面相鄰;關(guān)鍵信號(hào)與地層相鄰,不跨分割區(qū)。注:具體PCB的層的設(shè)置時(shí),要對(duì)以上原則進(jìn)行靈活掌握,在領(lǐng)會(huì)以上原則的基礎(chǔ)上,根據(jù)實(shí)際單板的需求,如:是否需要一關(guān)鍵布線層、電源、地平面的分割情況等,確定層的排布,切忌生搬硬套,或摳住一點(diǎn)不放。 以下為單板層的排布的具體探討
3、:*四層板,優(yōu)選方案1,可用方案3方案 電源層數(shù) 地層數(shù) 信號(hào)層數(shù) 1 2 3 41 1 1 2 S G P S2 1 2 2 G S S P3 1 1 2 S P G S方案1 此方案四層PCB的主選層設(shè)置方案,在元件面下有一地平面,關(guān)鍵信號(hào)優(yōu)選布TOP層;至于層厚設(shè)置,有以下建議:滿足阻抗控制芯板(GND到POWER)不宜過厚,以降低電源、地平面的分布阻抗;保證電源平面的去藕效果;為了達(dá)到一定的屏蔽效果,有人試圖把電源、地平面放在TOP、BOTTOM層,即采用方案2:此方案為了達(dá)到想要的屏蔽效果,至少存在以下缺陷:電源、地相距過遠(yuǎn),電源平面阻抗較大電源、地平面由于元件
4、焊盤等影響,極不完整由于參考面不完整,信號(hào)阻抗不連續(xù)實(shí)際上,由于大量采用表貼器件,對(duì)于器件越來越密的情況下,本方案的電源、地幾乎無法作為完整的參考平面,預(yù)期的屏蔽效果很難實(shí)現(xiàn);方案2使用范圍有限。但在個(gè)別單板中,方案2不失為最佳層設(shè)置方案。以下為方案2使用案例;案例(特例):設(shè)計(jì)過程中,出現(xiàn)了以下情況:A、整板無電源平面,只有GND、PGND各占一個(gè)平面;B、整板走線簡(jiǎn)單,但作為接口濾波板,布線的輻射必須關(guān)注;C、該板貼片元件較少,多數(shù)為插件。分析: 、由于該板無電源平面,電源平面阻抗問題也就不存在了;、由于貼片元件少(單面布局),若表層做平面層,內(nèi)層走線,參考平面的完整性基本得到保證,而且第
5、二層可鋪銅保證少量頂層走線的參考平面;、作為接口濾波板,PCB布線的輻射必須關(guān)注,若內(nèi)層走線,表層為GND、PGND,走線得到很好的屏蔽,傳輸線的輻射得到控制;鑒于以上原因,在本板的層的排布時(shí),決定采用方案2,即:GND、S1、S2、PGND,由于表層仍有少量短走線,而底層則為完整的地平面,我們?cè)赟1布線層鋪銅,保證了表層走線的參考平面;五塊接口濾波板中,出于以上同樣的分析,設(shè)計(jì)人員決定采用方案2,同樣不失為層的設(shè)置經(jīng)典。列舉以上特例,就是要告訴大家,要領(lǐng)會(huì)層的排布原則,而非機(jī)械照搬。方案3:此方案同方案1類似,適用于主要器件在BOTTOM布局或關(guān)鍵信號(hào)底層布線的情況;一般情況下,限制使用此方
6、案;*六層板:優(yōu)選方案3,可用方案1,備用方案2、4對(duì)于六層板,優(yōu)先考慮方案3,優(yōu)選布線層S2,其次S3、S1。主電源及其對(duì)應(yīng)的地布在4、5層,層厚設(shè)置時(shí),增大S2-P之間的間距,縮小P-G2之間的間距(相應(yīng)縮小G1-S2層之間的間距),以減小電源平面的阻抗,減少電源對(duì)S2的影響;在成本要求較高的時(shí)候,可采用方案1,優(yōu)選布線層S1、S2,其次S3、S4,與方案1相比,方案2保證了電源、地平面相鄰,減少電源阻抗,但S1、S2、S3、S4全部裸露在外,只有S2才有較好的參考平面;對(duì)于局部、少量信號(hào)要求較高的場(chǎng)合,方案4比方案3更適合,它能提供極佳的布線層S2。*八層板:優(yōu)選方案2、3、可用方案1對(duì)
7、于單電源的情況下,方案2比方案1減少了相鄰布線層,增加了主電源與對(duì)應(yīng)地相鄰,保證了所有信號(hào)層與地平面相鄰,代價(jià)是:犧牲一布線層;對(duì)于雙電源的情況,推薦采用方案3,方案3兼顧了無相鄰布線層、層壓結(jié)構(gòu)對(duì)稱、主電源與地相鄰等優(yōu)點(diǎn),但S4應(yīng)減少關(guān)鍵布線;方案4:無相鄰布線層、層壓結(jié)構(gòu)對(duì)稱,但電源平面阻抗較高;應(yīng)適當(dāng)加大3-4、5-6,縮小2-3、6-7之間層間距;方案5:與方案4相比,保證了電源、地平面相鄰;但S2、S3相鄰,S4以P2作參考平面;對(duì)于底層關(guān)鍵布線較少以及S2、S3之間的線間竄擾能控制的情況下此方案可以考慮;*十層板:推薦方案2、3、可用方案1、4方案3:擴(kuò)大3-4與7-8各自間距,縮
8、小5-6間距,主電源及其對(duì)應(yīng)地應(yīng)置于6、7層;優(yōu)選布線層S2、S3、S4,其次S1、S5;本方案適合信號(hào)布線要求相差不大的場(chǎng)合,兼顧了性能、成本;推薦大家使用;但需注意避免S2、S3之間平行、長(zhǎng)距離布線;方案4:EMC效果極佳,但與方案3比,犧牲一布線層;在成本要求不高、EMC指標(biāo)要求較高、且必須雙電源層的關(guān)鍵單板,建議采用此種方案;優(yōu)選布線層S2、S3,對(duì)于單電源層的情況,首先考慮方案2,其次考慮方案1。方案1具有明顯的成本優(yōu)勢(shì),但相鄰布線過多,平行長(zhǎng)線難以控制;*十二層板:推薦方案2、3,可用方案1、4、備用方案5以上方案中,方案2、4具有極好的EMC性能,方案1、3具有較佳的性價(jià)比;對(duì)于
9、14層及以上層數(shù)的單板,由于其組合情況的多樣性,這里不再一一列舉。大家可按照以上排布原則,根據(jù)實(shí)際情況具體分析。以上層排布作為一般原則,僅供參考,具體設(shè)計(jì)過程中大家可根據(jù)需要的電源層數(shù)、布線層數(shù)、特殊布線要求信號(hào)的數(shù)量、比例以及電源、地的分割情況,結(jié)合以上排布原則靈活掌握 6層板以后的各個(gè)方案在哪? 6層和8層來了 *六層板,優(yōu)選方案3,可用方案1,備用方案2、4方案 電源 地 信號(hào) 1 2
10、160; 3 4 5 61 1 1 4 S1 G S2 S3 P S42 1 1 4 S1 S2 G P S3 S43 1 2 3 S1 G1 S2 G2 P S34 1 2
11、3 S1 G1 S2 G2 P S3*八層板:優(yōu)選方案2、3、可用方案1方案 電源 地 信號(hào) 1 2 3 4 5 6 7 81 1 2 5 S1
12、 G1 S2 S3 P S4 G2 S52 1 3 4 S1 G1 S2 G2 P S3 G3 S43
13、60; 2 2 4 S1 G1 S2 P1 G2 S3 P2 S44 2 2 4 S1 G1 S2 P1 P2 S3 G3 S45 2 2 4 S1 G1 P1 S2 S3
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