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四层板设计分析

2010-04-24 14:10 197 查看
第一种 第二种 第三种
Layer1 Signal Gnd Gnd
Layer2 Gnd/Pwr Signal/Pwr Signal
Layer3 Pwr/GND Signal/Pwr Signal
Layer4 Signal Gnd Pwr
推荐方案为前两种。
第一种方案:通常应用于板上芯片较多的情况。这种方案可得到较好的信号完整性,对于电磁兼容性能来说并不是很好。主要注意:地层放在信号最密集的信号层的相连层,增大板面积有利于吸收和抑制辐射。
第二种方案:通常应用于板上芯片密度足够低和芯片周围有足够面积(放置所要求的电源覆铜层)的场合。信号层上的电源用宽线走线,这可使电源电流的路径阻抗低,同时通过外层地屏蔽内层信号辐射。需要注意的是:中间两信号、电源混合层间距要拉开,走线方向垂直,避免出现串扰。但因信号线都在内层,给调试时带来不便。

至于第三种情况请大家说说其优缺点。
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我的看法--gdtyy
第一种方案可以采用,典型的微带线模型,信号在表层,单位距离上的延迟小(ns/inch),速度快,缺点是表层介电常数受外界温度、湿度、空气变化影响明显,产品不易稳定,在地球上的不同位置使用这些设备,可能表现出的性能差异较大,你的维护费用会因此增大。电源层和地层对干扰都有抑制作用,只不过地层效果更好些罢了。增大板面积可能吸收更多的噪声和向外辐射更多的干扰,成本也高,适用就好,不必追求大面积。这种方案与板上芯片多不多没有任何关系。因为紧邻信号层就有一个电地层,噪声有最短路径泻放,故抗噪效果非常好。另外,有电地隔离,两层信号走线方向不必垂直,爱怎么走就怎么走,一个字,爽歪歪。

第二种方案极其糟糕,割裂了电源层,浪费了一个布线平面,并使得信号层之间干扰加大。因为电源层在抗噪时几乎相当于地层,而且电源线越粗越好,所以应优先保障电源层完整。板子表面的地层使得内外部的相互干扰减到最小,但你忽略了没有电地层隔离的信号层间的干扰。两层信号之间是厚厚的玻璃纤维基板,外面是FR4材料和电地层,构成的既不是微带线,也不是带状线,无法简单分析其特性,必须采用仿真方法,而且结果还不一定符合实际(数学模型不好建),这是何苦呢!
信号线走内层可以通过增加测试过孔的方法方便调试。这种层迭结构处处制肘,层间距要大,成本?厚度?怎么办?不同层信号线垂直,约束太大,不但要正交还要避免交流环路(deltfai=deltB * deltS),走着走着就烦了。

第三种方案也不好,比二稍稍好那么一点,理由同上。如果你的仿真能力强,就大胆用吧,呵呵。不过要注意地层面积要大于电源层面积,俗称“地包天”,只有这样才能把大部分电磁场能量吸收在电地层内部,如果面积相等,在电地边缘处会有很大的电磁泄露。(地层比电源层大多少?

第四种方案是S1/PWR/S2/GND,S1是微带线,S2近似于带状线(中间隔了讨厌的基板),有些不伦不类,因为不严格遵守传输线模型,阻抗匹配不好算。

综上,四层板只有第一种是最佳布局方案。

另,你好像热衷于地层屏蔽,其实不只地有屏蔽作用,电源层也一样有抗噪能力,打今儿起,你就把地层和电源层看成一个概念吧(从抗噪角度),合称电地层,不再区分二者,这样你会轻松很多。
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