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PCB的层叠技术介绍

   
        PCB板层的结构是决定系统的EMC性能一个很重要的因素。一个好的PCB板层结构对抑制PCB中辐射起到良好的效果。在现在常见的高速电路系统中大多采用多层PCB板而不是单面PCB板和双面PCB板。在设计多面PCB板时候需要注意以下方面。

1. 一个信号层应该和一个敷铜层相邻;

2. 信号层应该和临近的敷铜层紧密耦合(即信号层和临近敷铜层之间的介质厚度很小);

3. 电源敷铜和地敷铜应该紧密耦合;

4. 系统中的高速信号应该在内层且在两个敷铜之间,这样两个敷铜可以为这些高速信号提供屏蔽作用且将这些信号的辐射限制在两个敷铜区域;

5. 多个地敷铜层可以有效的减小PCB板的阻抗,减小共模EMI。

PCB板层结构安排,大多是不能完全符合上面的5个要点。这就需要根据实际的系统要求选择适当的PCB板层结构。下面就现在常用的6层PCB板结构做一说明。

A:第2和第5层为电源和地敷铜,由于电源敷铜阻抗高,对控制共模EMI辐射非常不利。不过,从信号的阻抗控制观点来看,这一方法却是非常正确的。因为这种PCB板层设计中,信号走线层的Layer1和Layer3,Layer4和Layer6构成了两对较为合理的走线组合。

B:将电源和地分别放在第3和第4层,这一设计解决了电源敷铜阻抗问题,由于第1层和第6层的电磁屏蔽性能差,差模EMI增加了。如果两个外层上的信号线数量最少,走线长度很短(短于信号最高谐波波长的1/20),则这种设计可以解决差模EMI问题。将外层上的无元件和无走线区域敷铜填充并将敷铜区接地(每1/20波长为间隔),则对差模EMI的抑制特别好。

C:从信号的质量角度考虑,很显然C例中的PCB板层安排最为合理的。因为这样的结构对信号的高频回流的路径是比较理想的。但是这样安排有个比较突出的缺点:信号的走线层少。所以这样的系统适用于高性能的要求。

D:这可实现信号完整性设计所需要的环境。信号层与接地层相邻,电源层和接地层配对。显然,不足之处是层的结构不平衡(不平衡的敷铜可能会导致PCB板的翘曲变形)。解决问题的办法是将第3层所有的空白区域敷铜,敷铜后如果第3层的敷铜密度接近于电源层或接地层,这块PCB板可以不严格地算作是结构平衡的电路PCB板。敷铜区必须接电源或接地。

 


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