⑴ 一文看懂PCB的分层和堆叠
理解PCB的分层与堆叠对电子工程师来说至关重要。分层与堆叠技术的主要目的是在多层印制板中实现更好的电磁兼容性设计,确保电路在正常运行时满足电磁兼容和敏感度标准。正确的分层与堆叠方法有助于屏蔽电磁干扰(EMI)和抑制其影响。
多层印制板设计基础涉及到克希霍夫定律和法拉第电磁感应定律。克希霍夫定律指出,信号从电源到负载传输的路径必须具有最低阻抗,这确保了信号传输的效率。在多层结构中,信号层与映象平面层相邻,以减小电源层与地层之间的电容耦合,从而降低EMI。电源平面应尽可能接近地平面,并位于地平面之下,以确保电源内阻较小。布线层应与映象平面层相邻,以保持良好的信号完整性。电源与地层阻抗最低,中间层形成带状线或表面微带线,以满足不同电路需求。重要信号线应紧邻地层,以减少干扰影响。
多层PCB设计的关键在于合理的分层与堆叠策略。下面介绍几种常见的分层与堆叠方法:
二层板: 二层板仅适用于低速设计,其电磁兼容性较差。它适合于简单电路设计,但对于高速数字电路设计不适用。
四层板: 四层板的叠层顺序对EMI屏蔽效果和电源阻抗有重要影响。第一种情况,电源层位于地层之下,能提供较好的屏蔽效果,并减少电源内阻,适用于高速数字电路设计。第二种情况,地层位于外层,适用于低速设计,但不适用于高速电路。第三种情况,地层位于信号层之间,提供较好的屏蔽效果,适用于全板功耗较大的情况。
六层板: 六层板提供更多的灵活性和优化可能性。不同叠层顺序对信号质量、电源阻抗和EMI屏蔽效果有不同的影响。较好的叠层顺序能够平衡信号层、地层和电源层之间的关系,以满足不同应用需求。
八层板: 八层板根据信号层数的不同,可以选择不同的叠层顺序。例如,当有6个信号层时,应优先选择电源平面阻抗较低、信号层质量良好的叠层顺序。
十层板: 十层板提供更多的层用于分层与堆叠,以适应复杂电路设计。不同叠层顺序对信号层、地层和电源层之间的关系有重要影响,应根据应用需求选择合适的叠层顺序。
综上所述,PCB的分层与堆叠是一个复杂的过程,需要综合考虑多种因素。理解多层印制板设计的基础知识,遵循基本原则,选择合适的叠层顺序,可以帮助电子工程师优化电路设计,提高电磁兼容性,减少EMI,实现更高效、可靠的电子系统。