⑴ 一文看懂PCB的分層和堆疊
理解PCB的分層與堆疊對電子工程師來說至關重要。分層與堆疊技術的主要目的是在多層印製板中實現更好的電磁兼容性設計,確保電路在正常運行時滿足電磁兼容和敏感度標准。正確的分層與堆疊方法有助於屏蔽電磁干擾(EMI)和抑制其影響。
多層印製板設計基礎涉及到克希霍夫定律和法拉第電磁感應定律。克希霍夫定律指出,信號從電源到負載傳輸的路徑必須具有最低阻抗,這確保了信號傳輸的效率。在多層結構中,信號層與映象平面層相鄰,以減小電源層與地層之間的電容耦合,從而降低EMI。電源平面應盡可能接近地平面,並位於地平面之下,以確保電源內阻較小。布線層應與映象平面層相鄰,以保持良好的信號完整性。電源與地層阻抗最低,中間層形成帶狀線或表面微帶線,以滿足不同電路需求。重要信號線應緊鄰地層,以減少干擾影響。
多層PCB設計的關鍵在於合理的分層與堆疊策略。下面介紹幾種常見的分層與堆疊方法:
二層板: 二層板僅適用於低速設計,其電磁兼容性較差。它適合於簡單電路設計,但對於高速數字電路設計不適用。
四層板: 四層板的疊層順序對EMI屏蔽效果和電源阻抗有重要影響。第一種情況,電源層位於地層之下,能提供較好的屏蔽效果,並減少電源內阻,適用於高速數字電路設計。第二種情況,地層位於外層,適用於低速設計,但不適用於高速電路。第三種情況,地層位於信號層之間,提供較好的屏蔽效果,適用於全板功耗較大的情況。
六層板: 六層板提供更多的靈活性和優化可能性。不同疊層順序對信號質量、電源阻抗和EMI屏蔽效果有不同的影響。較好的疊層順序能夠平衡信號層、地層和電源層之間的關系,以滿足不同應用需求。
八層板: 八層板根據信號層數的不同,可以選擇不同的疊層順序。例如,當有6個信號層時,應優先選擇電源平面阻抗較低、信號層質量良好的疊層順序。
十層板: 十層板提供更多的層用於分層與堆疊,以適應復雜電路設計。不同疊層順序對信號層、地層和電源層之間的關系有重要影響,應根據應用需求選擇合適的疊層順序。
綜上所述,PCB的分層與堆疊是一個復雜的過程,需要綜合考慮多種因素。理解多層印製板設計的基礎知識,遵循基本原則,選擇合適的疊層順序,可以幫助電子工程師優化電路設計,提高電磁兼容性,減少EMI,實現更高效、可靠的電子系統。