- PCB的疊層設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)法則
- 電源和地的規(guī)劃
- 機(jī)框?qū)拥氖褂?/strong>
- 選擇走線(xiàn)尺寸
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印刷電路板的疊層用于具體說(shuō)明電路板層的安排。它詳細(xì)指定了哪一層是完整的電源和地平面，基板的介電常數(shù)以及層與層的間距。當(dāng)規(guī)劃一個(gè)疊層的時(shí)候，也要計(jì)算走線(xiàn)尺寸和最小走線(xiàn)間距。生產(chǎn)限制會(huì)嚴(yán)重地影響疊層，通常，電路的走線(xiàn)密度越大，每一英雨的生產(chǎn)成本就會(huì)越高。本文將詳述規(guī)劃疊層的一些基本的經(jīng)驗(yàn)法則。
1、電源和地的規(guī)劃
首先設(shè)計(jì)電源和地層。規(guī)劃一個(gè)電源和地系統(tǒng)時(shí)，首先要確定信號(hào)的上升時(shí)間，信號(hào)的數(shù)量，以及電路板的物理尺寸。
在物理尺寸中包括推測(cè)走線(xiàn)的寬度。在這一階段，走線(xiàn)寬度的假設(shè)并不是特別嚴(yán)格。
下一步，利用完整的、平行的和指狀的地平面模型估計(jì)自感和互感。此時(shí)，通過(guò)已經(jīng)清楚了哪個(gè)模型更適合設(shè)計(jì)。注意，對(duì)于指狀的地模型，所有的走線(xiàn)都相互影響。此時(shí)通常已經(jīng)清楚了哪個(gè)模型更適合設(shè)計(jì)。注意，對(duì)于指狀的地模型，所有的走線(xiàn)相互影響。對(duì)于平行的模型，沿著同一平行柵格由放的走線(xiàn)相互影響。對(duì)于完整的地平面模型，只有相鄰的走線(xiàn)相互影響。
如果要使用一個(gè)完整的地平面，應(yīng)安排地和電源平面成對(duì)使用。在一個(gè)疊層設(shè)計(jì)中，完整平面對(duì)稱(chēng)使用?？梢詭椭苊怆娐钒宓淖冃?。如果一個(gè)板子只有一個(gè)完整平面，偏一側(cè)，則將使板子明顯變形。
如同地平面一樣，電源平面可以作為信號(hào)返回電流的低電感路徑。假設(shè)在電源和地之間有足夠的旁路電容，傳輸線(xiàn)躍起在電源平面上的布線(xiàn)，與電源地平面上的布線(xiàn)方法相同。帶狀傳輸線(xiàn)的布線(xiàn)可以在一個(gè)電源層和一個(gè)地層之間，或在兩個(gè)電源層之間。
2、機(jī)框?qū)?br />
有時(shí)候需要在數(shù)字系統(tǒng)之外走一個(gè)信號(hào)。對(duì)于這種應(yīng)用，可以選擇一個(gè)低速或上升時(shí)間受控的驅(qū)動(dòng)器。這是一個(gè)好的選擇，因?yàn)樗鼫p少了外部的輻射，對(duì)于滿(mǎn)足FCC的規(guī)定會(huì)有所幫助。
如果驅(qū)動(dòng)器的地連接到通常的數(shù)字邏輯地上，有效的驅(qū)動(dòng)輸出等于它的設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電壓加上任何出現(xiàn)在數(shù)字邏輯地上的噪聲電壓，如圖1所示。
如果沒(méi)有其他的預(yù)防手段，上升時(shí)間受控的驅(qū)動(dòng)器會(huì)顯著地拾取地噪聲并在機(jī)箱外廣播。
解決這個(gè)問(wèn)題的一種方法是在疊層中加入一個(gè)機(jī)框平面。這一平面緊貼一個(gè)接地平面，使時(shí)間受控的驅(qū)動(dòng)器附近，沿著一個(gè)連續(xù)的軸線(xiàn)，將機(jī)械平面通過(guò)螺絲釘焊接或熔接到外部機(jī)框，在高頻部分，我們已經(jīng)有效地把數(shù)字接地一面短接到機(jī)框。這樣，在這個(gè)點(diǎn)上就減少了數(shù)字噪聲的數(shù)量，也減少了上升時(shí)間受控的驅(qū)動(dòng)器傳到外部的噪聲。
因?yàn)槠胀娙莸囊_電感太大，所以不能用它們實(shí)現(xiàn)機(jī)框地和數(shù)字地之間的短路功能。只有在機(jī)框平面和數(shù)字地平面之間有非常大的寬而平行的表面面積，才有足夠低的電感，從而有效地把兩個(gè)平面答非所問(wèn)在一起。
采用機(jī)框平面方式，在低頻部分，數(shù)字邏輯和外部的機(jī)框保持著隔離，對(duì)于安全或其他方面，這都是非常必要的，如果隔離無(wú)關(guān)緊要，簡(jiǎn)單地直接把數(shù)字邏輯地短接到機(jī)框即可，而不必使用一個(gè)單獨(dú)的機(jī)框?qū)印?br />
連接過(guò)程可以沿著受控的驅(qū)動(dòng)附近的連續(xù)軸線(xiàn)，通過(guò)螺絲釘焊接或熔接到外部機(jī)框來(lái)完成。
當(dāng)使用一個(gè)機(jī)框平面的時(shí)候，在疊層中要和其他一些完整平面均衡使用。因?yàn)闄C(jī)械原因，在疊層中總是傾向于對(duì)稱(chēng)地安排平面。
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3、選擇走線(xiàn)尺寸
把走線(xiàn)盡量擠在一起可以增加電路密度。非常密集的設(shè)計(jì)只需要較少的電路板層。既然印刷電路板費(fèi)用與層的數(shù)目和板子的表面面積成正比，所以我們總是希望能夠使用最少的層數(shù)來(lái)達(dá)到這個(gè)目的。
走線(xiàn)越細(xì)，間隔越近，產(chǎn)生的串?dāng)_就越多，所能輸送的功率也就越小，這種在串?dāng)_、走線(xiàn)密度和功率之間的權(quán)衡，對(duì)低成本的產(chǎn)品設(shè)計(jì)非常關(guān)鍵。
讓我們首先來(lái)處理功率輸送能力的問(wèn)題，因?yàn)檫@個(gè)約束條件最簡(jiǎn)單。
印刷電路走線(xiàn)的功率輸送能力主要取決于它的橫截面面積和容許的上升溫度。對(duì)于一個(gè)給定的橫截面面積，一條走線(xiàn)上高于環(huán)境的溫度的粗略地與它耗散的功率成正比。升溫在高是不可靠的，而且會(huì)使附近的數(shù)字電路變熱。在數(shù)字產(chǎn)品中，保守的走線(xiàn)加熱上限是10℃。
圖2描述了最大的功率輸送能力和溫度上升的關(guān)系。在圖2中，水平軸顯示的是橫截面面積，單位為IN的2次方，縱軸顯示的是該線(xiàn)在給定升溫值時(shí)的允許電流。
除了大的電源分配總線(xiàn)，功率很少成為一個(gè)重要的約束條件，隨著薄膜技術(shù)的廣泛使用，由于其走線(xiàn)的橫截面面積非常小，布線(xiàn)的加熱限制可能變得更普遍。
走線(xiàn)寬度上的第二個(gè)不太重要的限制來(lái)自生產(chǎn)制造過(guò)程。表1列出了在各種不同的生產(chǎn)過(guò)程中可達(dá)到的最小走線(xiàn)寬度。
其他一些因素會(huì)使走線(xiàn)寬度增加，腐蝕程序控制得不好，會(huì)造成線(xiàn)寬的變化比較大。在小線(xiàn)寬時(shí)，線(xiàn)寬變化的百分比決定著阻抗容限的百分比，有時(shí)這種變化可能是無(wú)法接受的，要想精確控制阻抗，可能需要使用比可達(dá)到的最小走線(xiàn)寬度字貢得多的線(xiàn)。
對(duì)于功率，費(fèi)用和阻抗容限的考慮通常促使選擇特定的線(xiàn)寬。給于給定的線(xiàn)寬，阻抗約束決定層高。
然后使用關(guān)于串?dāng)_的公式
，算出相鄰走線(xiàn)間隔的最小值，這個(gè)值稱(chēng)為最小走線(xiàn)間距。在走線(xiàn)之間的未用距離稱(chēng)為走線(xiàn)間隔。走線(xiàn)間隔加上線(xiàn)寬等于走線(xiàn)間距。
