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第10章多层电路板设计

设计者定义的每一个内电层可以为电源 网络,也可以为地线网络。
一个内电层上可以安排一个电源网络, 也可以利用分割电源层的方法使多个电源 网络共享同一个电源层。
在Protel 99SE中,系统总共提供了16 个内电层。
反转显示:指的是在内电层上有导线的 区域,在实际生产出来的电路板中是刻蚀掉 的,没有铜箔;而在电路板设计中没有导线 的区域,在实际的电路板上却是铜箔。这与 前面顶层信号层和底层信号层上放置导线的 结果正好相反,因此叫做反转显示。
打开后的电路板如图10-3所示。
图10-3 示例电路板设计的局部
图10-4 浏览内电层
导线 绝缘槽
焊盘
(a)四条导线的辐射连接方式
(b)没有连接
(c)两条导线的辐射连接方式
(d)直接连接的方式
图10-5 焊盘与内电层的4种连接方式
10.3 设置内电层设计规则
内电层设计规则主要包括内电层安全间 距限制设计规则和内电层连接方式设计规 则。
(4)添加内电层:内电层是通过图层堆 栈管理器添加的。
(5)分割内电层:在分割内电层之前, 应当对具有电源网络的焊盘和过孔进行重 新布局,尽量将具有同一个电源网络的焊 盘和过孔放置到一个相对集中的区域,使 内电层被分割的数目尽量少,而面积尽量 大。
4.多层电路板设计流程
多层板的设计与双面板的设计方法基本 相同,其关键是需要添加和分割内电层, 因此多层电路板设计的基本步骤除了遵循 双面板设计的步骤外,还需要对内电层进 行操作。
图10-2所示为内电层的设计流程。
图10-1 两种辐射连接的方式
设置内部电源层设计规则10章 多层电路板设计
目录
10.1 多层电路板设计基础知识 10.2 浏览内电层 10.3 设置内电层设计规则 10.4 添加内电层 10.5 分割内电层
10.6 巩固练习 小结
当电路板的布线比较复杂或者是对电磁 干扰要求较高时,就应当考虑采用多层板来 设计电路板。
本章将简要介绍多层电路板的设计。
图10-14 显示内电层的结果 图10-15 分割内电层参数 图10-16 分割内电层 的结果
设置对话框
10.6 巩 固 练 习
本节将以前面设计完成的“指示灯显示 电路.PCB”为例,巩固多层电路板的设计。
设计完成的PCB电路板如图10-17所示。
图10-17 多层电路板设计实例
图10-18 拆除电源网络“VCC”和地线网络“GND”的结果
本节仍然以“LCD Controller.pcb”电 路板为例介绍分割内电层的方法。
为了方便介绍,仅为电路板上的网络 NetJ5_1分割出一片区域,并将该网络连接 放到分割出来的内电层上。
示例电路局部如图10-12所示。
NetJ5_1 图10-12 分割内电层示例文件 图10-13 拆除NetJ5_1网络布线的结果
图10-19 添加内电层的结果
图10-20 设计好的多层电路板
小结
本章主要介绍多层电路板的设计。 (1)多层电路板设计基础知识:介绍了 多层电路板设计中几个常用的概念、多层 电路板的特点、内电层连接方式及多层电 路板设计流程。 (2)浏览内电层:介绍了浏览内电层的 方法。 (3)设置内电层设计规则:内电层设计 规则主要包括内电层安全间距限制设计规 则和内电层连接方式设计规则。
3.内电层连接方式
电源和接地网络与内电层连接的方式主 要有以下两种。
【Relief Connect】:辐射连接。 电源或接地网络与具有相同网络名称的 内电层连接时,采用辐射的方式连接,连 接导线的数目有“2”和“4”两种,如图 10-1所示。 【Direct Connect】:直接连接。 电源或接地网络与具有相同网络名称的 内电层直接连接。
2.【Power Plane Connect Style】内电 层连接方式设计规则
图10-6 内电层安全间距限制设计 规则设置对话框
图10-7 内电层连接方式设计规则 设置对话框
(a)2条导线
(b)4条导线
图10-8 两种辐射方式连接
10.4 添加内电层
通过常规方法创建的PCB文件通常不 具有内电层,设计者可以通过手动的方法 为电路板添加内电层。
2.多层电路板的特点
多层电路板与双面板最大的不同就是 增加了内部电源层(保持内电层)和接地 层,电源和地线网络主要在电源层上布线。
但是,电路板布线主要还是以顶层和 底层为主,以中间布线层为辅。
因此,多层板的设计与双面板的设计 方法基本相同,其关键在于如何优化内电 层的布线,使电路板的布线更合理,电磁 兼容性更好。
下面介绍添加内电层的操作。
图10-9 图层堆栈管理器对话框
图10-10 添加内电层后的图层堆栈管理器 图10-11 编辑内电层属性对话框
10.5 分割内电层
如果电路板设计比较复杂,需要多个 网络(一般为电源和接地网络)共享一个 内电层时,就需要对内电层进行分割。
为了尽量简化内电层的分割,设计者 必须对具有电源网络的焊盘和过孔进行重 新布局,尽量将具有同一个电源网络的焊 盘和过孔放置到一个相对集中的区域,使 内电层被分割的数目尽量少,而面积尽量 大。
10.1 多层电路板设计基础知识
1.概念辨析
多层板:指的是4层或4层以上的电路板, 它是在双面板基础上,增加了内部电源层、 内部接地层以及若干中间信号层构成的电 路板。
电路板的工作层面越多,则可布线的区 域就越多,使得布线变得更加容易。但是, 多层板的制作工艺复杂,制作费用也较高。
内电层:内部电源层简称内电层,属 于多层板内部的工作层面,是特殊的实心 覆铜层。
定义内部电源层的网络
图10-2 内电层设计流程
10.2 浏览内电层
与内电层具有相同网络标号的焊盘或过 孔究竟是怎样与内电层相连的呢?
本节将以系统安装目录“…\Design Explorer 99 SE\Examples\ LCD Controller.Ddb”中的“LCD Controller.pcb”电路板为例介绍浏览内 电层的方法。
执行菜单命令【Design】/【Rules…】, 打开电路板设计规则设置对话框,然后打 开选项卡即可对内电层设计规则进行设置。
内电层设计规则的设置方法与电路板布 线设计规则的设置基本相同,本节只简单 介绍一下设计规则功能和各选项的意义。
1.【Power Plane Clearance】内电层 安全间距限制设计规则
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