层叠设计知多少？

周四, 10 五月 2018 - 09:56

作者：高速先生

一场大雨导致一座城市道路积水甚至部分地段淹没严重，好像也成常态了。大家都知道这是城市排水系统的设计问题，城市规划初期的先天缺陷，后面用尽办法，有时也难以补救。

层叠在PCB系统中，也起到这样的作用。前期层叠如果有明显缺陷，后面的设计怎么补救，都会或多或少有些问题。所以，本期我们就来讲讲层叠设计需要注意的问题以及设计技巧。

1. 叠层开篇-论层叠设计的重要性
<img alt="叠层开篇-论层叠设计的重要性" data-align="center" data-entity-type="file" data-entity-uuid="93631a1a-90e1-4b9c-8846-6bbf81239c1b" src="/sites/default/files/inline-images/%E5%9B%BE1%EF%BC%9A%E5%8F%A0%E5%B1%82%E5%BC%80%E7%AF%87-%E8%AE%BA%E5%B1%82%E5%8F%A0%E8%AE%BE%E8%AE%A1%E7%9A%84%E9%87%8D%E8%A6%81%E6%80%A7.png" />
 
什么是层叠设计？有些人对层叠的理解比较简单，觉得只要把各种层面放在一起，就是层叠设计了。Anything stack up， that is stack-up。

所以我偶尔能看到这样的层叠，然后Top面还长距离走了不少高速线。在系统调试有问题的时候，还找不到方向。

2. 阻抗控制与层叠设计的几个层次
<img alt="阻抗控制与层叠设计的几个层次" data-align="center" data-entity-type="file" data-entity-uuid="21f6f581-75b2-4c2d-8aee-390e4740a178" src="/sites/default/files/inline-images/%E5%9B%BE2%EF%BC%9A%E9%98%BB%E6%8A%97%E6%8E%A7%E5%88%B6%E4%B8%8E%E5%B1%82%E5%8F%A0%E8%AE%BE%E8%AE%A1%E7%9A%84%E5%87%A0%E4%B8%AA%E5%B1%82%E6%AC%A1.png" />
 
说起阻抗控制，很多人都是一脸的轻描淡写：这么简单，我刚入行就会了。在深入了解行业在设计中进行阻抗控制的方法之后，我总结了4个层次。

第0层次：不进行阻抗控制

第1层次：提供阻抗要求，让工厂来进行层叠设计。

……

3. 布线层数规划
<img alt="布线层数规划" data-align="center" data-entity-type="file" data-entity-uuid="8b97835f-1791-41a2-af84-3c4670daa7c9" src="/sites/default/files/inline-images/%E5%9B%BE3%EF%BC%9A%E5%B8%83%E7%BA%BF%E5%B1%82%E6%95%B0%E8%A7%84%E5%88%92.png" />
有规划的PCB设计，也是更让人信服，layout工程师也可以少走弯路。pcb设计就像一个建高楼大厦的过程，布线层数规划就是其中的设计图纸，规划好了，布线就自然而然可以水到渠成了。PCB板的层数一般不会事先确定好，会由工程师综合板子情况给出规划，总层数由信号层数加上电源地的层数构成。

4.层叠设计的关键要点汇总
<img alt="层叠设计的关键要点汇总" data-align="center" data-entity-type="file" data-entity-uuid="a032b54d-746f-4082-b460-429ad2709362" src="/sites/default/files/inline-images/%E5%9B%BE4%EF%BC%9A%E5%B1%82%E5%8F%A0%E8%AE%BE%E8%AE%A1%E7%9A%84%E5%85%B3%E9%94%AE%E8%A6%81%E7%82%B9%E6%B1%87%E6%80%BB.png" />
 
第3层次不仅同时提供阻抗需求表以及层叠设计表，同时还要详细指定每一层的材料型号。比如铜箔是采用RTF铜箔还是VLP铜箔，1-2层之间是使用2张1080，RC含量为XX。2-3层之间是Core芯板，是XX型号，等等。

5. 层叠设计与串扰控制
<img alt="层叠设计与串扰控制" data-align="center" data-entity-type="file" data-entity-uuid="e998b7f6-1954-46d5-bfbc-b5f30cae1de2" src="/sites/default/files/inline-images/%E5%9B%BE5%EF%BC%9A%E5%B1%82%E5%8F%A0%E8%AE%BE%E8%AE%A1%E4%B8%8E%E4%B8%B2%E6%89%B0%E6%8E%A7%E5%88%B6.png" />
 
讲到层叠对串扰的影响，这里有另一张图片，和上文提到的参考平面的图片一脉相承。我们能看到，层间距离H是影响串扰的关键因素。当D=3H的时候，不考虑K的话，串扰大约在10%左右。这也是所谓3H原则的由来吧，我们在了解串扰之后，就需要把3W原则改为3H原则了。

6.层叠设计流程及信号回流与参考平面
<img alt="6.层叠设计流程及信号回流与参考平面" data-align="center" data-entity-type="file" data-entity-uuid="88e1ac63-f9f8-458b-86ea-b4ace97c825f" src="/sites/default/files/inline-images/%E5%9B%BE6%EF%BC%9A%E5%B1%82%E5%8F%A0%E8%AE%BE%E8%AE%A1%E6%B5%81%E7%A8%8B%E5%8F%8A%E4%BF%A1%E5%8F%B7%E5%9B%9E%E6%B5%81%E4%B8%8E%E5%8F%82%E8%80%83%E5%B9%B3%E9%9D%A2.png" />
 
层叠设计的大致流程如上图：

布线层数的评估及电源层数的评估，都会在下一篇文章详细介绍。在这篇文章，本来是想先来讲讲信号回流以及参考平面问题的。但是翻了一下之前的文章，发现已经讨论过了，所以本文做一下链接指引，然后再扩展开来延伸一些内容。

文章来源：<a href="javascript:void(0);">高速先生</a>