四层 PCB 的最佳叠层可能是什么?

电器工程 电路板 pcb设计 pcb层
2022-01-14 05:21:22

我正在设计一个 4 层 PCB,我知道标准叠层是

  1. 信号
  2. 接地
  3. VCC
  4. 信号

(GND和VCC可以根据信号较多的层切换)

问题是,我真的不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 4 层 PCB,无论如何,我读过Henry W. Ott 关于不同堆叠的提示

  1. 接地
  2. 信号
  3. 信号
  4. 接地

(电源通过信号平面上的宽走线布线。)

据他介绍,这是四层 PCB 的最佳叠层,原因如下:

  1. 信号层与接地层相邻。
  2. 信号层与其相邻平面紧密耦合(接近)。
  3. 接地层可以作为内部信号层的屏蔽层。(我认为这需要缝合。)
  4. 多个接地层降低了电路板的接地(参考层)阻抗并减少了共模辐射。(我真的不明白这一点。)

一个问题是串扰,但我在第三层确实没有任何信号,所以我认为串扰不会成为这个堆叠的问题。我的假设是否正确?

注意:最高频率为 48MHz,板上还有一个 WiFi 模块。

4个回答

如果您确实堆叠了第二个,您会讨厌自己;)也许这很苛刻,但这将是一个 PITA 对具有所有内部信号的电路板进行改造。也不怕过孔。

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,其电压恰好在 VCC 仍将在该参考平面上返回。因此,以某种方式让您的信号通过 GND 而不是 VCC 更好的论点基本上是无效的。

2.信号层与其相邻平面紧密耦合(接近)。

参见第一,我认为对仅提供返回路径的 GND 平面的误解导致了这种误解。您想要做的是让您的信号靠近它们的参考平面,并保持恒定的正确阻抗。

3.地平面可以作为内部信号层的屏蔽。(我认为这需要缝合??)

是的,我猜你可以尝试制作这样的笼子,对于你的电路板,你会得到更好的结果,保持你的轨迹到平面高度尽可能低。

4.多个地平面降低了电路板的地(参考平面)阻抗,减少了共模辐射。(这个不是很懂)

我认为您认为这意味着我拥有的 gnd 飞机越多越好,但事实并非如此。对我来说,这听起来像是违反了经验法则。

仅根据您告诉我的内容,我对您的董事会的建议是执行以下操作:

信号层
(薄可能 4-5mil FR4)
接地
(主要的 FR-4 厚度,可能或多或少 52 密尔,具体取决于您的最终厚度)
VCC
(薄可能 4-5mil FR4)
信号层

确保正确解耦。

然后,如果你真的想进入这个领域,去亚马逊购买 Dr. Johnson 的高速数字设计:黑魔法手册,或者 Eric Bogatin 的Signal and Power Integrity - Simplified爱读,活下去 :) 他们的网站也有很好的信息。

祝你好运!

没有最好的层层叠这样的东西。如果您仔细阅读,从 EMC 的角度来看,外层接地的叠层据说是最好的。

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

如果你需要使用这样的配置,那你就做错了。

此外,使用过孔接地也没有错。如果需要降低电感,只需放置更多过孔即可。

“最佳”取决于应用程序。您的帖子中确实有两个问题需要解决

  1. “常规”(外层信号,内层平面)VS “由内而外”(内层信号,外层平面)。
    由内而外的电路板将具有更好的 EMC 性能,但是当您意识到自己搞砸了设计时,修改起来会困难得多,需要更多的过孔,从密度或信号完整性的角度来看,这不是很好,如果您使用的是 IC引脚间距太小而无法在焊盘之间放置接地的封装,那么最终会在平面上留下大孔,从信号完整性的角度来看,这也不是很好。

  2. 两个接地层 VS 一个接地层和一个电源层。
    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,以便它的返回电流在两个参考平面之间移动。使用两个接地层,您可以通过一个直接连接两个接地层的过孔来做到这一点。对于接地层和电源层,连接必须通过一个电容器,该电容器通常(假设“传统”叠层)需要两个通孔和一个电容器。这意味着更差的信号完整性和更多的电路板面积。另一方面,拥有电源层可以减少电源轨上的电压降,并释放信号层上的空间。

正如其他人所说,这取决于您的应用程序。我发现另一个有用的叠加是

  1. 信号(低速)
  2. 力量
  3. 信号(阻抗控制)
  4. 接地

这可以使两个信号组彼此很好地隔离,提供出色的阻抗匹配,并允许我将热量倾倒到接地层中。