TA的每日心情 | 怒
2019-11-20 15:22 |
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层叠的定义及添加) ?, [. w. w" r" V- M
. n* n, ~" M/ {6 ~2 t; V% T1 o0 t6 N5 }对高速多层板来说，默认的两层设计无法满足布线信号质量及走线密度要求，这个时候需要对PCB层叠进行添加，以满足设计的要求。 e- `8 Q" I4 q( }
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1 J1 T; r3 c7 f: n+ l' E正片层与负片层$ |3 P# s" \& |0 O. I% j
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正片层就是平常用于走线的信号层（直观上看到的地方就是铜线），可以用“线”“铜皮”等进行大块铺铜与填充操作，如图8-32所示。, W5 _8 n& J% N O
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$ a5 x' E* Y* j图8-32 正片层) h- }& a& X! H; ~; p8 P
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负片层则正好相反，即默认铺铜，就是生成一个负片层之后整一层就已经被铺铜了，走线的地方是分割线，没有铜存在。要做的事情就是分割铺铜，再设置分割后的铺铜的网络即可，如图8-33所示。
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$ ?1 A+ b" D5 P( G2 X: x图8-33 负片层
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' j( B( D9 H- L5 M i9 ]8 T V内电层的分割实现
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在protel版本中，内电压是用“分裂”来分割的，而现在用的版本altium Designer 19直接用“线条”、快捷键“PL”来分割。分割线不宜太细，可以选择15mil及以上。分割铺铜时，只要用“线条”画一个封闭的多边形框，再双击框内铺铜设置网络即可，如图8-34所示。
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图8-34 双击给予网络0 o4 }# W) N2 l r
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正、负片都可以用于内电层，正片通过走线和铺铜也可以实现。负片的好处在于默认大块铺铜填充，再进行添加过孔、改变铺铜大小等操作都不需要重新铺铜，这样省去了重新铺铜计算的时间。中间层用电源层和GND层（也称地层、地线层、接地层）时，层面上大多是大块铺铜，这样用负片的优势就很明显。
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PCB层叠的认识/ C. `5 C: G- M4 R
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随着高速电路的不断涌现，PCB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，所以就牵涉到多层PCB的设计。在设计多层PCB之前，设计者需要首先根据电路的规模、电路板的尺寸和电磁兼容（EMC）的要求来确定所采用的电路板结构，也就是决定采用4层、6层，还是更多层数的电路板。这就是设计多层板的一个简单概念。6 C( G, P9 k( D! K- N3 |
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确定层数之后，再确定内电层的放置位置及如何在这些层上分布不同的信号。这就是多层PCB层叠结构的选择问题。层叠结构是影响PCB的EMC性能的一个重要因素，一个好的层叠设计方案将会大大减小电磁干扰（EMI）及串扰的影响。5 g. W+ E1 o. H+ |- y, F! X
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* J! _' ]: N: X8 Z, O5 G板的层数不是越多越好，也不是越少越好，确定多层PCB的层叠结构需要考虑较多的因素。从布线方面来说，层数越多越利于布线，但是制板成本和难度也会随之增加。对生产厂家来说，层叠结构对称与否是PCB制造时需要关注的焦点。所以，层数的选择需要考虑各方面的需求，以达到最佳的平衡。4 d$ b" u& M9 L
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9 J4 r6 M: `( f: \5 V$ h. z对有经验的设计人员来说，在完成元件的预布局后，会对PCB的布线瓶颈处进行重点分析，再综合有特殊布线要求的信号线（如差分线、敏感信号线等）的数量和种类来确定信号层的层数，然后根据电源的种类、隔离和抗干扰的要求来确定内电层的层数。这样，整个电路板的层数就基本确定了。2 V6 z2 p8 P( x' h ?5 s5 ^' r
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常见的PCB层叠) B( O/ h1 s# U
: m6 G- w' L! e& r$ ]+ E* ]- y2 [3 K; z! o
确定了电路板的层数后，接下来的工作便是合理地排列各层电路的放置顺序。图8-35和图8-36分别列出了常见的4层板和6层板的层叠结构。. m3 Q0 C6 b0 S8 T- H/ x2 N
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% i# y/ C' o& T& r3 C7 Q! {3 i) Y图8-35 常见的4层板的层叠结构8 V, [9 y1 i, w5 ]+ z( L
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+ {% P- {: ^6 [2 S: n! D2 k/ c图8-36 常见的6层板的层叠结构# y f! U; m6 b. ~' e) I
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& e3 Q: @# y5 L; o层叠分析- K+ K# M+ p0 h Y9 n5 |6 W' G
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! s; j4 D* I5 C( V9 ^怎么层叠？哪样层叠更好？一般遵循以下几点基本原则。/ _) q& Q, J: ]9 i4 Q0 S
! H4 g$ j' a" i* `3 W% m
% C" y3 o) @+ S/ h+ S) G/ q① 元件面、焊接面为完整的地平面（屏蔽）。; F; D4 I9 W: J7 _* X, x
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② 尽可能无相邻平行布线层。+ P. C: q6 Q/ l! M+ |: |
8 r0 b8 L5 g: ^- o1 k- o9 w" j4 Z9 x' P③ 所有信号层尽可能与地平面相邻。- I# r5 l0 N9 A7 Q4 I6 r- c
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④ 关键信号与地层相邻，不跨分割区。$ O9 `4 I: O' I' l0 U0 U( q
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可以根据以上原则，对如图8-35和图8-36所示的常见的层叠方案进行分析，分析情况如下。
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# h$ \' p r6 e0 ~% J$ P1 o8 D( h（1）3种常见的4层板的层叠方案优缺点对比如表8-1所示。
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4 c5 d2 w; \$ t3 k: `) Z- v+ V7 d. K. W+ k( K ^' K" H. t
- @! l0 G1 P( v0 l. @4 H$ L5 n4 u（2）4种常见的6层板的层叠方案优缺点对比如表8-2所示。5 H- w) e5 F$ }3 W8 c# v
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. h5 q8 `, G2 R" D- {( l9 F: Q* O F. |) R( T
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; G2 A C; M1 U1 X) l# A: @6 T通过方案1到方案4的对比发现，在优先考虑信号的情况下，选择方案3和方案4会明显优于前面两种方案。但是在实际设计中，产品都是比较在乎成本的，然后又因为布线密度大，通常会选择方案1来做层叠结构，所以在布线的时候一定要注意相邻两个信号层的信号交叉布线，尽量让串扰降到最低。9 G. ~/ ?' N# ~ ^ Z9 I& O' J
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（3）常见的8层板的层叠推荐方案如图8-37所示，优选方案1和方案2，可用方案3。1 k/ d9 ]# _- d5 N, P
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. @- o1 R- {) @# R图8-37 常见的8层板的层叠推荐方案
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层的添加及编辑
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确认层叠方案之后，如何在Altium Designer当中进行层的添加操作呢？下面简单举例说明如下。/ V, H3 V( H7 j
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（1）执行菜单命令“设计-层叠管理器”或者按快捷键“DK”，进入如图8-38所示的层叠管理器，进行相关参数设置。2 \. I) o8 y7 @) ~. s
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( }3 A8 j8 r: v) a! f1 m3 c! A图8-38 层叠管理器* y8 v/ R: E' |; K: [
5 i2 C, a* D" s4 B' M（2）单击鼠标右键，执行“Insert layer above”或“Insert layer below”命令，可以进行添加层操作，可添加正片或负片；执行“Move layer up”或“Move layer down”命令，可以对添加的层顺序进行调整。
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! v! I. n) O7 L1 B" D+ H% }5 ^4 ~' X（3）双击相应的名称，可以更改名称，，一般可以改为TOP、GND02、SIN03、SIN04、PWR05、BOTTOM这样，即采用“字母+层序号（Altium Designer 19自带这个功能）”，这样方便读取识别。
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* F0 l5 v6 I9 L（4）根据层叠结构设置板层厚度。
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（5）为了满足设计的20H，可以设置负片层的内缩量。
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& N8 I4 y4 X- B7 m" r" U（6）单击“OK”按钮，完成层叠设置。一个4层板的层叠效果如图8-39所示。, P4 @) Y4 E7 o0 n" Y
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% R1 o+ p! z" }0 {
$ {. T* r* Z T图8-39 4层板的层叠效果/ x; p8 s8 ~6 Y# v) e6 u( s) n
3 P5 u0 W: P0 D# A+ O
建议信号层采取正片的方式处理，电源层和地线层采取负片的方式处理，可以在很大程度上减小文件数据量的大小和提高设计的速度。& c% i: O7 Y c6 x
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发表于 2021-4-13 11:09
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