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為什么6層板最好設計2個接地層?

華秋電子 ? 2023-12-08 11:11 ? 次閱讀

提到6層板分層布局,一般業內主流會推薦這個設計方案:

電源層數1,地層數2,信號層數3】

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但從成本方面考慮,我們會希望板子布局越多線路越經濟,即信號層越多成本越低。因此,在設計6層板時,電源層和接地層均只布局一層,信號層設計4層,理論上是比較省成本的,但為什么大家建議最好布置2個接地層呢?

理由是,6層板只設計1個接地層,性能相對來說有點點“拉跨”。

在電路中,地層通常被用作信號的回流路徑,屏蔽來自其他層的信號影響。理論上,6層板布置2個地層,其信號質量和穩定性會比只布置1個地層的要高。另外,多地層的設計可以為更多的信號層和電源層而服務,以滿足大功率電子元件的導熱和散熱需求。

具體情況具體分析,我們來看看以下兩個只設計1個接地層的6層板分層方案,分析只有1個接地層時,會帶來哪些不好的影響。

方案一:該方案的問題是電源層和地層相隔較遠,中間隔了兩個信號層。所以其電源與地的耦合比較差,導致阻抗不連續、噪聲干擾增加、散熱困難等問題,進而影響信號質量、信號穩定性和電路可靠性。

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方案二:方案二就不存在方案一的問題,它的電源和地的耦合效果很好,阻抗低,電源平面受到的干擾可以很快的泄放到地平面上。

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但是!信號抗干擾性能較差,因為它的信號層相鄰(S2與S1相鄰,S3與S4相鄰),導致信號之間的干擾與電磁輻射增加,信號完整性容易受到對方層的干擾。而且從電路設計角度來看,信號層相鄰會導致電路復雜度增加。由于信號層之間的信號線距離較近,需要更加精細的設計和布局,增加了電路設計的難度和復雜度。因此,在PCB設計中,應該盡可能避免信號層相鄰的情況,以保證信號的質量和電路的穩定性。

而2個接地層的設計方案,即文章開頭的疊層方案,是綜合考慮方案一和二存在的問題后,得出來的優化設計。

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再po一遍《2個地層的6層板設計》

這種疊層設計相比方案一和方案二,犧牲了信號層的數量,多增了1個地層,以換來了更好的布局效果——每個信號層、電源層均與地層相鄰。其中S2作為優先布局的重要信號,其次是S3,再是S1。

6層板PCB中有2個地層可以更好地隔離和吸收來自其他層的噪聲和干擾,提供更好的電磁兼容性、電路保護、散熱設計和設計靈活性,有助于提高電路的穩定性和可靠性。

當然,如果對成本要求實在苛刻,也可以選擇方案一、二,只布局1個接地層,然后通過外部去耦電容等方法增強PCB性能。

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