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PCB设计中多层板的电源设计


电路板始终需要为其组件提供电源和接地连接。最初,这将在较旧的两层板上进行宽迹处理,直到多层板变得更加普遍为止。从那时起,即使电网仍然走很宽的走线,通常也会在接地层上至少找到一层。 
这是PCB设计中电源平面和接地平面的优点之一,它们为组件的电源和接地连接提供了便捷的通道。尽管设计得当,但在设计中使用平面还有许多其他好处。以下是一些较明显的方法:
EMI保护:到达目的地后,印刷电路板上的信号需要返回。如果没有直接的返回路径,信号越快,可能产生的噪声(电磁干扰)就越大。通过提供一个与这些高速信号相邻的平面,您已经创建了信号减少噪声所需的清晰返回路径。此外,飞机还将帮助屏蔽和保护敏感信号免受传入EMI的影响。 
减少接地反弹和串扰:PCB设计中的平面也可以帮助控制接地反弹。在这种情况下,具有快速开关速度的设备可能看不到其信号电压一直下降到其参考地电平。在电源和接地层分开的情况下,这些层之间的电容将帮助这些信号返回到其参考电平。在两个信号层之间使用接地层还将有助于减少它们之间的宽边耦合或串扰的可能性。
降低电源噪声:为了保护敏感的数字电路,从产生的噪声的电源,它是使用独立的地平面的电路这两个领域是一个好主意。这些平面可以在单个点连接,但是隔离将有助于防止敏感的信号返回路径试图穿过嘈杂的地面区域。
散热器:通过提供从热组件的热着陆垫到平面的直接机械连接,该组件的一部分热量可以通过平面重定向。
在电路板叠层中配置电源平面和接地平面时,需要考虑许多因素。在某些情况下,您的敏感信号将需要带状线平面配置,而电路的不同区域应具有隔离的电源和接地平面。然后,处理器和其他有源部件可能需要多个电压。您如何处理所有这些需求?
对于具有较少层数的印刷电路板(例如4层板),可以通过走线来布线电源,以便仅将内部层保留用于接地层。在具有多个电压要求的板上,可以使用分离平面来覆盖所有不同的电源。层配置有许多不同的变化,这些变化会根据电路的需求而变化。以下是一些较常见的:
四层板通常将包含一个内部电源和接地层,尽管在某些情况下,该板将使用两个内部接地层。在这种情况下,您会发现电源和信号走线都在外部层上布线。
传统上,六层板将电源层和接地层埋在板层堆叠的中心,但这并不是信号完整性的很佳方案。相反,您应该考虑将内部信号层埋在堆栈的中心,或者将电源层和内部信号层置于中心,在第二层和第五层上放置两个接地层。
八层板具有多层配置选项。使用八层的好处是,您可以根据需要配置多种方法来配置堆栈。不好的是,通过使用大量平面来改善信号完整性,您可以有效地删除更多的路由层。您必须决定最适合您设计的折衷方案。
添加的层越多,板的成本就越高。但是,您通常需要更多的层才能获得电路所需的信号完整性性能。这需要对什么最适合您的设计进行良好的成本分析。
2021-03-11
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