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楼主: A19861008
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为什么四层板教材内层都是建议一层电源层,一层地层呢

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16#
发表于 2013-12-27 10:54 | 只看该作者
《信号完整性分析》 Eric Bogatin' B+ J& [0 w" z
网上搜就有下载了。

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17#
发表于 2013-12-27 18:54 | 只看该作者
内层是什么,硬件工程师都会做一个评估,内层一层电一层地有,两层都地的也有,内层两层同时走线的也有,不同的PCB板对信号的质量要求不同。

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18#
发表于 2013-12-27 19:49 | 只看该作者
李明宗伟 发表于 2013-12-26 19:38
6 K1 R) l/ @4 R/ d( F多看书!

/ T6 q0 S" |# s: F& [8 Q5 ?上述论述基本正确,但是混淆了两类电容用途的概念,一个是给ic提供瞬间能量的电容,需要较大的容量,一个是滤除高频噪声的电容,把多层板间的电容当作IC“蓄水池”电容利用是错误的,多层板间的电容最大优点是等效串联电感最小,对高频噪声的滤除作用很强,这是其他任何外加电容都无法比拟的。

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19#
发表于 2013-12-27 21:12 | 只看该作者
电源很重要的一块,电源分配网络是为整个系统供电的,如果没有这个平面,电源完整性会有缺陷,等效电容应该也是很重要的一部分!

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20#
发表于 2013-12-27 21:26 | 只看该作者
本帖最后由 李明宗伟 于 2013-12-28 00:38 编辑 6 c1 ~9 Z# G+ }4 M0 {$ ?4 X
myexpma 发表于 2013-12-27 19:49
6 g+ S2 J( f) k  I+ A$ x上述论述基本正确,但是混淆了两类电容用途的概念,一个是给ic提供瞬间能量的电容,需要较大的容量,一个 ...
2 |, }+ B/ j  A% y0 ~$ Z

* d6 N( t2 y) ]谢谢21楼的提醒。
5 z8 J3 p" s/ N; W3 n; G- P, U, l& b* A0 @- E8 S
“多层板间的电容最大优点是等效串联电感最小”的说法不正确。1 K  Q% ]/ D, Q+ f, Q+ n1 m

% P0 y  [6 e9 [0 j电源平面和地平面之间的耦合电容并不是回路电感最小的原因。再一次强调,电源平面和地平面之间的耦合电容基本没有实际意义。- T2 H$ R# L; Y! t

. w6 |* ~9 C9 k7 [6 a' Z电源平面和地平面之所以能提供低电感路径,是因为只要存在电源平面和地平面,则电路板上的任何信号路径都能与其返回路径完全重合,从而实现回路自感最小。这个是有严格的证明。  i$ u3 S: p' G% k# J
' a$ M! ~9 K: }0 ?
简单来讲,回路电感=信号路径自感+返回路径自感-2*信号路径与返回路径互感。当信号路径都能与其返回路径完全重合,耦合最好,互感最大,从而使回路自感达到最小。从这可以看出,这和耦合电容毫无关系。6 B3 }( U# [/ i' K8 z) A
, E- |/ r$ ]# k) I
  a' C# O1 E8 a* R6 j

+ e6 m& P( u8 U$ C( W6 d
7 J2 ?8 p' }7 m0 U4 R( f' _
. Q8 W) D) ^" J' }

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21#
发表于 2013-12-27 23:44 | 只看该作者
本帖最后由 阿科GL 于 2013-12-27 23:49 编辑 0 f+ l4 h. F  t- C1 ~
李明宗伟 发表于 2013-12-27 21:26- D9 K5 z3 `: Z: q8 T; h
呵呵,“多层板间的电容最大优点是等效串联电感最小”,看到这个我就笑了,不懂装懂。7 G" L& W* V- k9 P& J5 Z# E. E

, J5 T. r) [7 S( D3 b  G/ A* j电源平面和地平 ...
3 u. q4 h. J# @" L- w

2 W( T; {" j$ `( p) T' g7 `放轻松一点,这里是交流的地方,既然是交流,肯定说的不妥的地方,不用生气较真,重要的是在交流中学到知识和提高,
$ j5 ?) w* Q+ `2 ?& f" J3 W! y( x- ?三人行必有我师,多交流,少教导。
4 ~. h* M! V: d" J8 k4 n我也是新手,希望多流你和经验。

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22#
发表于 2013-12-29 19:45 | 只看该作者
本帖最后由 myexpma 于 2013-12-29 19:55 编辑
5 k9 b+ y1 G& X8 [
李明宗伟 发表于 2013-12-27 21:26* {0 g2 y7 G. n) A6 i4 c
谢谢21楼的提醒。
+ [4 L% |. L/ R0 x7 M" O2 w) W' {
. _; o% f  j8 {$ {. ?$ D6 }% x/ S“多层板间的电容最大优点是等效串联电感最小”的说法不正确。

1 M+ R7 J' f& S- y, k& x6 Z
, b+ I, z5 x9 u至于什么是回路自感,真不明白。
' A$ }% [, h7 P- |6 \& |/ Q4 G) |但是,我们知道任何外加的电容,不论是插装还是表贴,都要通过PCB上的焊盘和导线接入电路,这相比PCB层间的电容来说必然会增加串联电感,导致滤波效果下降。请问什么电容的等效串联电感能比PCB层间电容的等效串联电感小?当然PCB层间电容不是万能的,它只对高频噪声有滤除作用,因此在IC等元件的电源和地之间通常还要并联其他不同容值的电容。

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23#
发表于 2013-12-29 22:11 | 只看该作者
本帖最后由 李明宗伟 于 2013-12-30 08:55 编辑 9 j: X) V9 c, \$ U
myexpma 发表于 2013-12-29 19:45) h# P+ B0 o" m# e, \
至于什么是回路自感,真不明白。, i8 P" M( c) u: z7 X0 w/ V+ [
但是,我们知道任何外加的电容,不论是插装还是表贴,都要通过PCB上 ...
" I$ I9 E5 @' k( C3 F

) D$ K/ E4 O+ k7 ]: _( B0 t所谓回路自感,就是平面层回路的等效串联电感。& o  ~2 S9 y7 d' E
, K5 Q& e( P" T3 E
地平面和电源平面就是为了提供低电感的回路。这个低电感回路是提供给谁用的?当然就是电容元件,而不是你认为的层间等效电容。
% _, \4 \1 Y" Z
; D- D. o/ P+ m+ @/ J" f6 i“请问什么电容的等效串联电感能比PCB层间电容的等效串联电感小”,回答这个问题前,先明确几个概念。& `$ b' z/ c0 F. O2 t5 `2 c

4 B: l! N: F  k2 N电感和电容是独立分量,电容决定容抗,电感决定感抗;电容再怎么牛叉,它也只能决定电容值和容抗,不要以为是电容使得回路电感小;也不能说电容的优点是低电感,因为电容本身是没有电感分量的,应该说是低的等效串联电感。9 Q: g4 j+ M/ Y! ]
低电感路径和层间耦合电容都是平面层回路的组成部分,但它们是独立的,不要以为层间耦合电容是包含低电感路径,并以此认为是层间耦合电容提供低电感路径。
  ?' F; n4 ?) X. \& q
$ _( q$ q  s. w( u) G1 t( e平面层提供的低电感路径是给所有电容共用的,而不是层间等效电容独占的。) b9 Y) |, Q0 n! y$ J  O8 b8 ^
. O; Z5 N% O2 X: g" ?: ?/ s- u
而且,低电感只是一个方面,它并不意味着低阻抗;我们最终需要的是低阻抗。8 C0 q8 `! U3 ~  K8 k

* j" _* i: I) A7 P阻抗=感抗+容抗=L+1/C。(忽略电阻部分); P7 L* L; E% q/ x. E1 q% x
* o# r* x  O% V
对于层间等效电容,阻抗=平面层感抗+1/层间等效电容6 q2 T+ H5 y/ O0 L
对于电容元件,阻抗=平面层感抗+元件自身感抗+1/元件电容. M" I. I9 d1 j/ G$ x
8 v, V2 j+ D. [. I! J  r: L
对比看出:/ I: Q6 F0 z, G: u3 L3 O
感抗部分,层间等效电容和电容元件的感抗大致在一个数量级上。1 ~  {* @7 [) O
容抗部分,元件电容比层间等效电容至少大4个数量级。5 t; S3 c* l$ E5 _" B
! ^1 [# u: g8 I- o1 `' r2 O
那你说,层间等效电容和电容元件,谁能提供更低的阻抗,更能滤除高频噪声?
1 a: S/ }! M2 @$ q8 G; \
4 `- c+ }1 B( A/ C4 B! n
& e# f% D& n6 ~- S- C* b" s) N2 l6 B. g, Q, T9 m6 I5 o
4 H4 J, z2 b/ L" ]

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24#
发表于 2013-12-29 23:27 | 只看该作者
减小电源的返回路径,减小对其他敏感信号的干扰,降低线路损耗压降。

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25#
发表于 2013-12-30 19:24 | 只看该作者
李明宗伟 发表于 2013-12-29 22:11
( l+ c$ N5 x7 Y0 O所谓回路自感,就是平面层回路的等效串联电感。8 ]; s0 S0 t6 {

' g8 j- ~; R- T- [9 |6 L4 [地平面和电源平面就是为了提供低电感的回路。这个低 ...
" G' s) w; o% Q, B* u. o& F$ I
对于同样的电容容量,当然是PCB层间电容比外加电容的高频滤波效果好,这还有疑问吗?, p" M* w) O- B. J0 _  |$ ^
对一个问题,可以从不同的角度进行分析。任何外加的电容都要通过焊盘、导线甚至过孔才能实现,这必然要增加相应的等效串联电感,这种分析方法物理概念很清晰。
) d% O+ i# R( K3 L) O- x$ o" fPCB层间电容虽然很有效,但不是万能的,其大小和PCB叠层材料、间距、面积等有关系,主要对高频噪声有滤除作用,而对于低频滤波一般作用不大,因此用户需要根据电路的工作频率以及噪声情况,设计外加电容的大小。当然PCB中电源和底层的作用不仅仅是提供电容,和其他层之间还涉及到微带线、带状线等作用。

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26#
发表于 2013-12-30 20:47 | 只看该作者
本帖最后由 李明宗伟 于 2013-12-30 20:55 编辑 2 w- g1 N! R: t$ {# Z7 p' J
myexpma 发表于 2013-12-30 19:24! J( |0 }6 \% R2 e! H$ P. x
对于同样的电容容量,当然是PCB层间电容比外加电容的高频滤波效果好,这还有疑问吗?* i& o: x7 e1 w% j
对一个问题,可以 ...
2 `# t' Y+ o2 U
) Z8 v: i+ A0 S
看来你没有仔细看我在23楼的分析。
' G- Z& {, b% U* g: t, S( D4 F! l2 A6 X9 a
1.对于同样的电容容量,当然是PCB层间电容比外加电容的高频滤波效果好,这还有疑问吗?
7 m; r3 n* g0 L7 Q% v- f答:第一,一般电容都要比层间等效电容大4个数量级,所以你的假设不成立;
0 O% e! f% R" V) y+ h* G: g' m8 b- w       第二,若外接电容比层间等效电容大得多,哪个的高频滤波效果更好?请你明确给出你的答案和论证过程。
6 k) ]- U+ ]/ {% P
2 e7 T- v0 z3 s7 b% G2.任何外加的电容都要通过焊盘、导线甚至过孔才能实现,这必然要增加相应的等效串联电感,这种分析方法物理概念很清晰。
% y: [' Z0 @* I' u" J答:外加的电容增的确是增加了等效串联电感,但是,它的阻抗也要比层间等效电容小得多。我已经在23楼给出了详细分析。& _; j, Z" n0 L4 j9 c( C% U

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27#
发表于 2014-1-2 19:26 | 只看该作者
李明宗伟 发表于 2013-12-30 20:47+ O& x5 [2 g4 x! L
看来你没有仔细看我在23楼的分析。
/ x& c: t6 n' R! K4 I# P
! B$ a/ F1 z9 `1.对于同样的电容容量,当然是PCB层间电容比外加电容的高频滤波 ...

% G* P2 R+ A- R; {' h混淆了两个概念:理想电容和实际电容。
* ]. ?5 l) Q% j1 a- @; f, a+ U理论上电容容量越大,滤波效果越好,但是实际上的电容不是理想的,由于等效串联电感等寄生参数的存在,在一定频率下它是电容性的,超过该频率后它是感性的。下图是不同容量的陶瓷表贴电容的阻抗-频率特性。4 r& B& e# X4 ^+ y% A5 W" a! t
' ?4 C& h( [; T, W4 _* m! G

+ h* I& j/ n/ D* f; a. x5 ~从图中可知,“电容的容量越大滤波效果越好”的概念是很片面的,滤波效果是针对特定的频率来说的。上图是同材质的陶瓷电容,如果和更大容量的铝电解电容或钽电容相比,虽然电解电容或钽电容的容量更大,但它们在相同频率下的阻抗却更高。5 W7 ~& g3 q: l: h* S6 S
9 [* x3 P3 G5 ~" S
在通常的电路设计中,在IC旁边一般要并联容值不同的电容,就是为了实现不同频率下有更好的滤波效果,如果电路中存在特定频率的干扰信号,对该干扰信号的滤除则需要进行相关计算,而不是简单并联一个大电容。

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28#
发表于 2014-1-2 19:52 | 只看该作者
myexpma 发表于 2014-1-2 19:26" h; C* j- R+ T
混淆了两个概念:理想电容和实际电容。
* i! t9 Y/ L( C) K9 r+ G8 u6 r" w理论上电容容量越大,滤波效果越好,但是实际上的电容不是理想的 ...
$ p- h  X/ o$ Y3 U) x) m; V. Q$ V' q3 M5 N
第二,若外接电容比层间等效电容大得多,哪个的高频滤波效果更好?- D9 B# K- ^9 z' K; B1 L
请你明确给出你的答案和论证过程,估算下外接电容和层间等效电容的阻抗大小,看下哪个更小;作出它们的阻抗-频率特性曲线,看下哪个特性更好。
2 S. `$ O. B1 \9 m# V

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29#
发表于 2014-1-3 00:11 | 只看该作者
A19861008 发表于 2013-12-25 09:01
  L  j+ k  B% O* L" |两层地层也一样可以减小信号回流路径,提高电源高频特性啊,为什么不用两层地呢,是不是用一层电源一层地更好 ...
8 `- N  D% ~2 T# I
电流的流向是从电源开始,到地结束的,所以你的地平面有了,电源线走得很绕,回流一样也跟着电源绕的

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30#
发表于 2014-1-3 20:32 | 只看该作者
李明宗伟 发表于 2014-1-2 19:52) `) Z& o. `& K5 l$ a( d
第二,若外接电容比层间等效电容大得多,哪个的高频滤波效果更好?7 \: C" n( g: p# y
请你明确给出你的答案和论证过程,估 ...
' Q: ?! v4 }, T4 R" S* b
其实前面已经说得很明确了。
( n& y/ F% o/ x1 p0 g' l$ c所谓的大电容,比如在uF数量级的电容一般是钽电容或铝电解电容,虽然陶瓷电容也有这个数量级的,但是相对应用较少,拿最常用的钽电容来说,其最高应用频率也就几十kHz,当工作频率再高时,其损耗将急剧上升,同时其容值也将下降,根本不能用于高频滤波,更别说铝电解电容了。
- B- n. @% o6 h/ x* Z$ c一定要区别理想电容和实际电容。
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