对于电源,好的分层策略应该是电源层与接地层相邻,且电源层与接地层的距离尽可能小!PCB堆叠什麽样的堆叠策略有助于屏蔽和抑制EMI?以下分层堆叠方案假定电源电流在单一层上流动,单电压或多电压分布在同一层的不同部份!4层板4层板设计存在若干潜在问题!首先,传统的厚度为62mil的四层板,即使信号层在外层,电源和接地层在内层,电源层与接地层的间距仍然过大!如果成本要求是位的,可以考虑以下两种传统4层板的替代方案。
当前先进的保护膜制图工艺是将脉冲纳秒紫外激光器与二维振镜相结合,以很低的热效应实现高速加工.然而,在某些应用中,质量至关重要,因此紫外皮秒脉冲宽度更有利。随着近几年来智能制造的深入推进,全球消费电子行业的需求逐渐向高精度化、高集成化方向升级发展!电子产品的内部构件也愈发小巧,对精密度、电子集成度要求越来越高电磁屏蔽从信号走线来看,好的分层策略应该是把所有的信号走线放在一层或若干层,这些层紧挨着电源层或接地层!
按照目前IC的发展速度,上升时间在100到300ps范围的器件将占有很高的比例!对于100到300ps上升时间的电路,3mil层间距对大多数应用将不再适用.那时,有必要采用层间距小于1mil的分层技术,并用介电常数很高的材料代替FR4介电材料。现在,陶瓷和加陶塑料可以满足100到300ps上升时间电路的设计要求。对于今天常见的1到3ns上升时间电路、3到6mil层间距和FR4介电材料,通常能够处理高谐波并使瞬态信号足够低,也就是说,共模EMI可以降得很低!
电源层到IC电源引脚的连线必须尽可能短,因为数位信号的上升沿越来越快,好是直接连到IC电源引脚所在的焊盘上。为了控制共模EMI,电源层要有助于去耦和具有足够低的电感,这个电源层必须是一个设计相当好的电源层的配对.那么,什么样的程度才算好?取决于电源的分层、层间的材料以及工作频率(即IC上升时间的函数)!通常,电源分层的间距是6mil,夹层是FR4材料,则每平方英寸电源层的等效电容约为75pF.显然,层间距越小电容越大。
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由于电容呈有限频率响应的特性,这使得电容无法在全频带上生成干净地驱动IC输出所需要的谐波功率.除此之外,电源汇流排上形成的瞬态电压在去耦路径的电感两端会形成电压降,这些瞬态电压就是主要的共模EMI干扰源!就电路板上的IC而言,IC周围的电源层可以看成是优良的高频电容器,它可以收集为干净输出提供高频能量的分立电容器所泄漏的那部份能量.此外,优良的电源层的电感要小,从而电感所合成的瞬态信号也小,进而降低共模EMI!
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如果要控制走线阻抗,上述堆叠方案都要非常小心地将走线布置在电源和接地铺铜岛的下边!另外,电源或地层上的铺铜岛之间应尽可能地互连在一起,以确保DC和低频的连接性!电路板设计中厚度、过孔制程和电路板的层数不是解决问题的关键,优良的分层堆叠是保证电源汇流排的旁路和去耦、使电源层或接地层上的瞬态电压小并将信号和电源的电磁场屏蔽起来的关键!在IC的电源引脚附近合理地安置适当容量的电容,可使IC输出电压的跳变来得更快!
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正片与负片:四层板,首先要搞明白的是正片和负片,就是layer和plane的区别。正片就是平常用在顶层和地层的的走线方法,既走线的地方是铜线,用Polygon Pour进行大块敷铜填充。负片正好相反,既默认敷铜,走线的地方是分割线,也就是生成一个负片之后整一层就已经被敷铜了,要做的事情就是分割敷铜,再设置分割后的敷铜的网络。在PROTEL之前的版本,是用Split来分割,而现在用的版本Altium Designer中直接用Line,快捷键PL,来分割,分割线不宜太细,我用30mil(约0.762mm)。要分割敷铜时,只要用LINE画一个封闭的多边形框,在双击框内敷铜设置网络。正负片都可以用于内电层,正片通过走线和敷铜也可以实现。