Altium Designer(AD)軟件使用記錄05-PCB疊層設(shè)計(jì)

一、正片層和負(fù)片層的介紹

1、正片層(Signal)

正片就是平常用在走線的信號(hào)層，既走線的地方是銅線，用Polygon Pour進(jìn)行大塊敷銅填充。

2、負(fù)片層(Plane)

負(fù)片正好相反，既默認(rèn)敷銅，走線的地方是分割線，也就是生成一個(gè)負(fù)片之后整一層就已經(jīng)被敷銅了，要做的事情就是分割敷銅，再設(shè)置分割后的敷銅的網(wǎng)絡(luò)。

3、內(nèi)電層的分割實(shí)現(xiàn)

AD中直接用Line，快捷鍵PL，來分割，分割線不宜太細(xì)，用15mil及以上。
要分割敷銅時(shí)，只要用Line畫一個(gè)封閉的多邊形框，在雙擊框內(nèi)敷銅設(shè)置網(wǎng)絡(luò)即可。

正負(fù)片都可以用于內(nèi)電層，正片通過走線和敷銅也可以實(shí)現(xiàn)。
負(fù)片的好處在于默認(rèn)大塊敷銅填充，在添加過孔，改變敷銅大小等等操作都不需要重Rebuild，這樣省去了PROTEL重新敷銅計(jì)算的時(shí)間。中間層用于電源層和GND層時(shí)候，層面上大多是大塊敷銅，這樣用負(fù)片的優(yōu)勢(shì)就很明顯。

建議與提示：建議信號(hào)層采取“正片”的方式處理，電源層和GND層采取“負(fù)片”的方式處理，可以很大程度上減小文件數(shù)據(jù)量的大小和提高設(shè)計(jì)的速度。

二、正片層和負(fù)片層的內(nèi)縮設(shè)計(jì)

1、負(fù)片設(shè)置內(nèi)縮

設(shè)計(jì)–>層疊管理器（快捷鍵DK），選中需要設(shè)置內(nèi)縮的負(fù)片層

按F11彈出屬性面板，找到Pullback distance欄填入需要內(nèi)縮的值。

注：默認(rèn)是疊層對(duì)稱的，當(dāng)設(shè)置第二層負(fù)片內(nèi)縮值時(shí)，第三層也會(huì)同步修改為相同的值；若不需要同步修改（一層為GND，一層為PWR時(shí)），取消勾選Stack Symmetry即可設(shè)置不同的內(nèi)縮值。

20H原則

20H原則是指電源層相對(duì)地層內(nèi)縮20H的距離，H表示電源層與地層的距離。當(dāng)然也是為抑制邊緣輻射效應(yīng)。在板的邊緣會(huì)向外輻射電磁干擾。將電源層內(nèi)縮，使得電場(chǎng)只在接地層的范圍內(nèi)傳導(dǎo)，有效的提高了emc。若內(nèi)縮20H則可以將70%的電場(chǎng)限制在接地邊沿內(nèi)；內(nèi)縮100H則可以將98%的電場(chǎng)限制在內(nèi)。
我們要求地平面大于電源或信號(hào)層，這樣有利于防止對(duì)外輻射干擾和屏蔽外界對(duì)自身的干擾，一般情況下在pcb設(shè)計(jì)的時(shí)候把電源層比地層內(nèi)縮1mm基本上就可以滿足20H的原則。

我們內(nèi)縮的距離就是我們之前說的“20H”的距離，這個(gè)H指的是電源層與地層之間的介質(zhì)厚度，“20H規(guī)則”的采用是指要確保電源平面的邊緣要比0V平面邊緣至少縮入相當(dāng)于兩個(gè)平面間層距的20倍。

但是由于疊層的設(shè)計(jì)，在通常的一些PCB板上，嚴(yán)格滿足20H的話，無法進(jìn)行PCB布線了，所以一般的處理方式是電源GND 相對(duì)GND 內(nèi)縮1MM，這樣我們板子的性能也得到一定的保障。

我們也需要注意一下，我們的20H原則是在一定的前提下才可以有明顯的效果。

1、電源平面要處在PCB內(nèi)部，并且與他相鄰的上下兩個(gè)層都為0V平面，這兩個(gè)0V平面向外延伸的距離至少要相當(dāng)于他們各自與電源平面間層距的20倍。

2、PCB的總層數(shù)要大于或等于8層。

最后，負(fù)片地內(nèi)縮20mil，負(fù)片電源內(nèi)縮60mil。

然后在1mm的內(nèi)縮帶打上屏蔽地過孔，150mil一個(gè)。

2、正片鋪銅設(shè)置內(nèi)縮

1、設(shè)置規(guī)則

PCB設(shè)計(jì)界面 找到板框?qū)?，?fù)制板框?qū)硬⒄迟N，轉(zhuǎn)換為keep-out-layer禁止布線層 工具–轉(zhuǎn)換–轉(zhuǎn)換選擇元素到keepout。建立一個(gè)和板框?qū)右恢碌慕共季€層。

D-R 找到Clearance 右鍵選擇新建規(guī)則，如下圖所示：設(shè)置禁止布線層與鋪銅的最小間距（內(nèi)縮值）。

2、重新鋪銅

PCB設(shè)計(jì)界面選中鋪銅 T->G->R 重鋪選中鋪銅。
到此，就完成了。

三、AD的層疊設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)–>層疊管理器（快捷鍵DK）

1、可以添加層，Signal是正片，plane是負(fù)片
2、層的名字可以自己修改，一般設(shè)置為便于識(shí)別的名字
3、根據(jù)層疊結(jié)構(gòu)設(shè)置板厚
4、為了滿足設(shè)計(jì)的“20H”原則，可以設(shè)置負(fù)片層的內(nèi)縮量

四、疊層設(shè)計(jì)需要注意的問題

1、總的來說疊層設(shè)計(jì)主要要遵從兩個(gè)規(guī)矩

1、每個(gè)走線層都必須有一個(gè)鄰近的參考層(電源或地層)；

2、鄰近的主電源層和地層要保持最小間距,以提供較大的耦合電容。

2、下面列出從兩層板到八層板的疊層來進(jìn)行示例講解

1、單面PCB板和雙面PCB板的疊層

對(duì)于兩層板來說，由于板層數(shù)量少，已經(jīng)不存在疊層的問題。控制EMI輻射主要從布線和布局來考慮；

單層板和雙層板的電磁兼容問題越來越突出。造成這種現(xiàn)象的主要原因就是因是信號(hào)回路面積過大，不僅產(chǎn)生了較強(qiáng)的電磁輻射，而且使電路對(duì)外界干擾敏感。要改善線路的電磁兼容性，最簡(jiǎn)單的方法是減小關(guān)鍵信號(hào)的回路面積。

關(guān)鍵信號(hào)：從電磁兼容的角度考慮，關(guān)鍵信號(hào)主要指產(chǎn)生較強(qiáng)輻射的信號(hào)和對(duì)外界敏感的信號(hào)。能夠產(chǎn)生較強(qiáng)輻射的信號(hào)一般是周期性信號(hào)，如時(shí)鐘或地址的低位信號(hào)。對(duì)干擾敏感的信號(hào)是指那些電平較低的模擬信號(hào)。

單、雙層板通常使用在低于10KHz的低頻模擬設(shè)計(jì)中:

1）在同一層的電源走線以輻射狀走線，并最小化線的長(zhǎng)度總和；

2）走電源、地線時(shí)，相互靠近；在關(guān)鍵信號(hào)線邊上布一條地線，這條地線應(yīng)盡量靠近信號(hào)線。這樣就形成了較小的回路面積，減小差模輻射對(duì)外界干擾的敏感度。當(dāng)信號(hào)線的旁邊加一條地線后，就形成了一個(gè)面積最小的回路，信號(hào)電流肯定會(huì)取道這個(gè)回路，而不是其它地線路徑。

3）如果是雙層線路板，可以在線路板的另一面，緊靠近信號(hào)線的下面，沿著信號(hào)線布一條地線，一線盡量寬些。這樣形成的回路面積等于線路板的厚度乘以信號(hào)線的長(zhǎng)度。

2、四層板的疊層

1. SIG－GND(PWR)－PWR (GND)－SIG；
2. GND－SIG(PWR)－SIG(PWR)－GND；

對(duì)于以上兩種疊層設(shè)計(jì)，潛在的問題是對(duì)于傳統(tǒng)的1.6mm（62mil）板厚。層間距將會(huì)變得很大，不僅不利于控制阻抗，層間耦合及屏蔽；特別是電源地層之間間距很大，降低了板電容，不利于濾除噪聲。

對(duì)于第一種方案，通常應(yīng)用于板上芯片較多的情況。這種方案可得到較好的SI性能，對(duì)于EMI性能來說并不是很好，主要要通過走線及其他細(xì)節(jié)來控制。主要注意：地層放在信號(hào)最密集的信號(hào)層的相連層，有利于吸收和抑制輻射；增大板面積，體現(xiàn)20H規(guī)則。

對(duì)于第二種方案，通常應(yīng)用于板上芯片密度足夠低和芯片周圍有足夠面積(放置所要求的電源覆銅層)的場(chǎng)合。此種方案PCB的外層均為地層，中間兩層均為信號(hào) /電源層。信號(hào)層上的電源用寬線走線，這可使電源電流的路徑阻抗低，且信號(hào)微帶路徑的阻抗也低，也可通過外層地屏蔽內(nèi)層信號(hào)輻射。從EMI控制的角度看， 這是現(xiàn)有的最佳4層PCB結(jié)構(gòu)。

主要注意：中間兩層信號(hào)、電源混合層間距要拉開，走線方向垂直，避免出現(xiàn)串?dāng)_；適當(dāng)控制板面積，體現(xiàn)20H規(guī)則；如果要控 制走線阻抗，上述方案要非常小心地將走線布置在電源和接地鋪銅島的下邊。另外，電源或地層上的鋪銅之間應(yīng)盡可能地互連在一起，以確保DC和低頻的連接性。

3、六層板的疊層

對(duì)于芯片密度較大、時(shí)鐘頻率較高的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮6層板的設(shè)計(jì)，推薦疊層方式：
1.SIG－GND－SIG－PWR－GND－SIG；

對(duì)于這種方案，這種疊層方案可得到較好的信號(hào)完整性，信號(hào)層與接地層相鄰，電源層和接地層配對(duì)，每個(gè)走線層的阻抗都可較好控制，且兩個(gè)地層都是能良好的吸收磁力線。并且在電源、地層完整的情況下能為每個(gè)信號(hào)層都提供較好的回流路徑。

2.GND－SIG－GND－PWR－SIG －GND；

對(duì)于這種方案，該種方案只適用于器件密度不是很高的情況，這種疊層具有上面疊層的所有優(yōu)點(diǎn)，并且這樣頂層和底層的地平面比較完整，能作為一個(gè)較好的屏蔽層 來使用。需要注意的是電源層要靠近非主元件面的那一層，因?yàn)榈讓拥钠矫鏁?huì)更完整。因此，EMI性能要比第一種方案好。

小結(jié)：對(duì)于六層板的方案,電源層與地層之間的間距應(yīng)盡量減小，以獲得好的電源、地耦合。但62mil的板厚,層間距雖然得到減小,還是不容易把主電源與地 層之間的間距控制得很小。對(duì)比第一種方案與第二種方案，第二種方案成本要大大增加。因此，我們疊層時(shí)通常選擇第一種方案。設(shè)計(jì)時(shí)，遵循20H規(guī)則和鏡像層 規(guī)則設(shè)計(jì)。

4、八層板的疊層

1、由于差的電磁吸收能力和大的電源阻抗導(dǎo)致這種不是一種好的疊層方式。它的結(jié)構(gòu)如下：

1.Signal 1 元件面、微帶走線層

2.Signal 2 內(nèi)部微帶走線層，較好的走線層（X方向）

3.Ground

4.Signal 3 帶狀線走線層，較好的走線層（Y方向）

5.Signal 4 帶狀線走線層

6.Power

7.Signal 5 內(nèi)部微帶走線層

8.Signal 6 微帶走線層

2、是第三種疊層方式的變種，由于增加了參考層，具有較好的EMI性能，各信號(hào)層的特性阻抗可以很好的控制

1.Signal 1 元件面、微帶走線層，好的走線層
2.Ground 地層，較好的電磁波吸收能力
3.Signal 2 帶狀線走線層，好的走線層
4.Power 電源層，與下面的地層構(gòu)成優(yōu)秀的電磁吸收
5.Ground 地層
6.Signal 3 帶狀線走線層，好的走線層
7.Power 地層，具有較大的電源阻抗
8.Signal 4 微帶走線層，好的走線層

3、最佳疊層方式，由于多層地參考平面的使用具有非常好的地磁吸收能力。

1.Signal 1 元件面、微帶走線層，好的走線層
2.Ground 地層，較好的電磁波吸收能力
3.Signal 2 帶狀線走線層，好的走線層
4.Power 電源層，與下面的地層構(gòu)成優(yōu)秀的電磁吸收
5.Ground 地層
6.Signal 3 帶狀線走線層，好的走線層
7.Ground 地層，較好的電磁波吸收能力
8.Signal 4 微帶走線層，好的走線層

對(duì)于如何選擇設(shè)計(jì)用幾層板和用什么方式的疊層，要根據(jù)板上信號(hào)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)量，器件密度，PIN密度，信號(hào)的頻率，板的大小等許多因素。對(duì)于這些因素我們要綜合考慮。

對(duì)于信號(hào)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)量越多，器件密度越大，PIN密度越大，信號(hào)的頻率越高的設(shè)計(jì)應(yīng)盡量采用多層板設(shè)計(jì)。為得到好的EMI性能最好保證每個(gè)信號(hào)層都 有自己的參考層。文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-408926.html

到了這里，關(guān)于Altium Designer(AD)軟件使用記錄05-PCB疊層設(shè)計(jì)的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！