四层PCB可能实现最佳叠层?


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我正在设计4层PCB,我知道标准堆叠是

  1. 讯号
  2. 地线
  3. VCC
  4. 单语

(根据信号层的不同,可以切换GND和VCC)

问题是,我并不是真的想通过通孔连接所有接地引脚,它们太多了!也许是因为我不习惯使用4层PCB,反正我读了Henry W. Ott的一篇有关不同堆叠的技巧

  1. 地线
  2. 讯号
  3. 讯号
  4. 地线

(在信号平面上的电源走线较宽的情况下)

据他介绍,这是采用四层PCB的最佳叠层技术,原因如下:

1.信号层与接地层相邻。

2.信号层紧密耦合(靠近)其相邻平面。

3.接地层可作为内部信号层的屏蔽层。(我认为这需要缝合??)

4.多个接地平面可降低电路板的接地(参考平面)阻抗,并减少共模辐射。(不是很了解这一点)

一个问题是串扰,但是我在第三层中确实没有任何信号,所以我不认为这种串扰会成为这种叠加的一个问题,我是否假设正确?

注意:最高频率为48MHz,板上也有一个wifi模块。

Answers:


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如果您将第二叠叠起来,您会讨厌自己;)也许这很苛刻,但这将是PITA使用所有内部信号重新设计电路板的方法。也不要害怕通孔。

让我们解决您的一些问题:

1.信号层与接地层相邻。

停止考虑地平面,而更多地考虑参考平面。在参考平面上运行的信号(其电压恰好为VCC)仍将在该参考平面上返回。因此,以某种方式让信号在GND而非VCC上传输更好的说法基本上是无效的。

2.信号层紧密耦合(靠近)其相邻平面。

看第一,我认为对仅提供返回路径的GND平面的误解会导致这种误解。您要做的是使信号靠近参考平面,并保持恒定的正确阻抗...

3.接地层可作为内部信号层的屏蔽层。(我认为这需要缝合??)

是的,我想您可以尝试制作一个这样的笼子,对于您的电路板,您将获得更好的结果,同时保持对平面高度的跟踪尽可能低。

4.多个接地平面可降低电路板的接地(参考平面)阻抗,并减少共模辐射。(不是很了解这一点)

我认为您认为这是指我越坐越越好的飞机,事实并非如此。对我来说,这听起来像是一条断断续续的经验法则。

仅根据您告诉我的建议,我对您的董事会的建议是:

信号层
(FR4薄至4-5百万)
地线
(主要FR-4厚度,取决于您的最终厚度,可能或多或少为5200万密耳)
VCC
(FR4薄至4-5百万)
信号层

确保正确解耦。

然后,如果您真的想涉足这一领域,请购买亚马逊的Johnson博士的Highspeed数字设计一本黑魔法手册,或者购买Eric Bogatin的《简化的信号和电源完整性》。阅读它,热爱它:)他们的网站也有很好的信息。

祝好运!


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很棒的分析!这正是我一直在寻找的东西,要理解为什么,既然我已经看了光了,就不会再使用该堆栈了:),非常感谢您提供的信息以及书籍。
mux 2012年

我休假了一个星期,除了霍华德·约翰逊的书外,我没有带任何书。这是强迫自己阅读一本大型技术书籍的好方法。
Rocketmagnet

2
谁能解释第一点?说信号通过参考平面是什么意思?据我所知,信号从A到B,然后通过地从B到A。
richieqianle 2014年

2
注意:免费的“适合所有人使用的运算符”第17章提供的建议与您提供的建议几乎相同,在找到此问题之前,我已在此处摘录这些建议。
嘶嘶声

您能推荐一本有关通用数字PCB设计的书吗?
Tejas Kale

17

没有最好的图层堆栈之类的东西。如果您仔细阅读,从EMC角度来看,在外层接地的堆叠是最好的。

我不喜欢这种配置。首先,如果您的电路板使用SMT组件,则飞机上会有更多断裂。其次,几乎不可能进行任何调试或返工。

如果您需要使用这样的配置,那么您在做的事情非常错误。

同样,使用过孔接地也没有错。如果需要降低电感,只需放置更多的过孔即可。


是的,没有绝对的最佳方式来做任何事情,我是针对我的特定应用程序询问的,我不必使用该配置,阅读答案后我也不会使用,谢谢:)
mux 2012年

9

“最佳”取决于应用程序。帖子中确实有两个问题需要解决

  1. “常规”(外层上的信号,内层上的平面)VS“内外”(内层上的信号,外层上的平面)。
    由内而外的板将具有更好的EMC性能,但是当您意识到拧紧设计时将很难修改,需要更多的通孔,从密度或信号完整性的角度来看,如果您使用的是IC,则通孔并不大引脚间距太小而无法在焊盘之间接地的封装,则最终会在飞机上形成大孔,从信号完整性的角度来看,这也不是很大。

  2. 两个接地平面VS一个接地平面和一个电源平面。
    在这两种情况下,当高速信号改变参考平面时,都需要一条附近的路径来使它的返回电流在两个参考平面之间移动。对于两个接地层,您可以通过直接连接两个接地层来实现。对于接地层和电源层,连接必须通过一个电容器,通常(假设“常规”堆叠)需要两个通孔和一个电容器。这意味着较差的信号完整性和更大的电路板面积。另一方面,使用电源平面可减少电源轨上的电压降,并释放信号层上的空间。


1

正如其他人所说,这取决于您的应用程序。我发现有用的另一个堆栈是

  1. 信号(低速)
  2. 功率
  3. 信号(阻抗控制)
  4. 地线

这样可以使两个信号组彼此良好隔离,提供出色的阻抗匹配,并使我能够将热量散布到接地层中。


为什么这个答案被否决?我能想到的唯一原因是阻抗控制走线位于内层上,这意味着它们将始终需要从SMD焊盘到所述层的通孔,这可能不是“理想”的,但除此之外,这似乎是一个完美的选择有效的答案,特别是因为通孔甚至可能不是问题。
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