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PCB设计之电源和地层信号层设置

2019-10-09 点击量:

     随着高速电路的出现,PCB板的复杂度也越来越高,为了避免电气因素的干扰,信号层和电源层必须分离,因此就牵扯到多层PCB的设计。在多层板的设计中,对于叠层的安排尤其重要。一个好的设计方案可以大大减少EMI及串扰的影响。 
     1:电源与地的设置 
     电源与接地的正确设计,对于抑制电磁干扰来说至关重要。电源线和地线尽量宽以减小电阻。数字电路与模拟电路要分开接地。数字电路的地可构成闭环以提高抗噪声性能。在电路板层数允许的条件下,可设  置电源层和地层,或者通过分割电源、分割地以获得较大的电源或地面积。 
     电源、地存在的问题: 
     电源、地平面存在自身的特殊性阻抗,电源平面的阻抗性比地平面的阻抗性高。 
     为降低电源平面的阻抗,尽量将PCB的主电源平面与其对应的地平面相邻排布并要尽量靠近,利用两者的耦合电容,降低电源平面的阻抗。 
     电源地平面构成的平面电容与PCB板上的退耦电容一起构成频响曲线和比较复杂的电源地电容,它的有效退耦频带比较宽(但存在谐振问题)。 
     2:VCC、GND作为参考平面 电源、地平面均能用作参考平面,且有一定的屏蔽作用。但相对而言,电源平面具有较高的特征阻抗,与参考电平存在较大的电位势差。从屏蔽的角度来看,地平面一般都做了接地处理,并作为基本电平参考点,其屏蔽效果远远优于电源平面。在选择参考平面时,应优选地平面。 
     3:电源层、地层、信号层之间的相对位置 当电源、地的层数及信号层数确定之后,它们之间的相对排布位置是每个EMC工程师都不能回避的问题。 单板层的排布一般原则: 
     元件面下的第二层为地平面,提供器件屏蔽层及为顶层布线提供参考平面。 
     所有信号层尽可能与地平面相邻。 
     尽量避免两信号层直接相邻。 
     主电源尽可能与其对应地相邻。 
     兼顾层压结构对称。 
     对于母板的层排布,鉴于其母板很难控制平行长距离布线,对于板级工作频率在50MHz以上的,建议的排布原则: 
     元件面、焊接面为完整的地平面(屏蔽)。
     无相邻平行布线层。 
     所有信号尽可能与地平面相邻。   
     关键信号与地层相邻,不跨分割区。 具体对PCB的层设置时,要灵活掌握以上原则,在领会以上原则的基础上根据实际单板的需求,灵活运用以确定层的排布,切记生搬硬套。


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