干貨|PCB貼層設計要遵循的原則

2022年3月2日 17:32
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在設計PCB電路板時，須要注意這樣一種基本情況，也就是達到電路的要求的功能需要多少布線層、接地平面和電源平面，而pcb線路板的布線層、接地平面和電源平面的層數的建立，與電路基本功能、信號完整性、EMI、EMC、制造成本等的需求有關系。

相對于絕大多數的設計，PCB電路板的性能需求、成本費用、制造技術和系統的復雜度等關鍵因素存有不少相互間沖突的要求，PCB電路板的疊層設計一般來說是在考量各個方面的關鍵因素后折中決定的。高速數字電路和射頻電路一般來說都是采取多層板設計。


分層



在多層PCB電路板中，通常情況下含有有的信號、電源平面和接地平面。電源平面和接地平面一般而言是沒有分割的實體平面。它們之間將為相互鄰近的信號走線的電流提供了一個好的低阻抗的電流返回路徑。

干貨|PCB貼層設計要遵循的原則的圖1

信號層絕大部分處在這類電源或地參考平面層之間，形成對稱帶狀線或非對稱帶狀線。多層PCB電路板的頂層和底層一般來說應用于防止元器件和少量的走線，這類的信號的走線要求不可過長，以減低走線帶來的直接輻射。


確定單電源參考平面



安全使用去耦電容是處理電源完整性的一種至關重要的措施。去偶電容只能夠存放在PCB的頂層和底層。

干貨|PCB貼層設計要遵循的原則的圖2

去耦電容的走線、焊盤，還有過孔將嚴重的影響到去耦電容的效果。因此在設計時必須充分考慮連接去耦電容的走線，應盡可能的短而寬，連接到過孔的導線也應盡可能的短。


確定多電源參考平面



多電源參考平面將被拆分成好幾個電壓不相同的實體區域。倘若緊鄰多電源層的是信號層，那其附近的信號層上的信號電流，有可能會遭到不滿意的返回路徑，使返回路徑上產生縫隙。

相對于高速數字信號，這些不合理的返回路徑設計也許會造成情況嚴重的問題，因此要求高速數字信號布線需要遠離多電源參考平面。


確定多個接地參考平面



眾多接地參考平面能造成其中一種好的低阻抗的電流返回路徑，能很大程度上減少共模EMI。

干貨|PCB貼層設計要遵循的原則的圖3


接地平面和電源平面須要緊密耦合，信號層也要和緊鄰的參考平面緊密耦合。減少層與層之間的介質厚度，以便于實現這個目的。


合理設計布線組合



一種信號路徑所跨躍的兩種層次為一種【布線組合】。最適合的布線組合設計是盡量避免返回電流，從一種參考平面流到另一種參考平面；而是從一種參考平面的一個點（面）留到另一個點（面）。

而為了能實現復雜的布線，走線的層間轉換是無法避免的。在信號層間轉變時，要確保返回電流可以順利地從一種參考平面流到另一種參考平面。

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