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标题: 为什么四层板教材内层都是建议一层电源层，一层地层呢 [打印本页]
作者: A19861008    时间: 2013-12-24 19:48
标题: 为什么四层板教材内层都是建议一层电源层，一层地层呢
为什么四层板教材内层都是建议一层电源层，一层地层呢，两层是地层不是更好吗，我看到有很多方案公司的板都是做内层两层地层的，但是几乎所有的教材都是建议内层都是建议一层电源层，一层地层，为什么呢，各位高手，你们的见解如何啊，是两层地好呢，还是一层电源层，一层地层好呢？
作者: i265    时间: 2013-12-24 20:20
是的 我也奇怪 一般一些板子电源层都是加粗然后在铺地
作者: Navy1976    时间: 2013-12-25 08:48
减小信号回流路径，提高电源高频特性
作者: A19861008    时间: 2013-12-25 09:01
两层地层也一样可以减小信号回流路径，提高电源高频特性啊,为什么不用两层地呢,是不是用一层电源一层地更好呢
作者: cloudy19880824    时间: 2013-12-25 09:10
个人理解，电源层和地层相邻，之间能够形成耦合电容，可以有效提高电源的抗扰性并提高信号的高频性能
作者: lzscan    时间: 2013-12-25 09:21
电源也是很重要的信号。除了满足通流能力还要满足PI。所有电源也需要紧邻地覆铜。
作者: zhutou250    时间: 2013-12-25 10:12
当然条件允许 两个都为GND层更好。
作者: 李明宗伟    时间: 2013-12-25 11:53
cloudy19880824 发表于 2013-12-25 09:10
. R+ H! i: V$ Y) s+ Y个人理解，电源层和地层相邻，之间能够形成耦合电容，可以有效提高电源的抗扰性并提高信号的高频性能

7 R: X1 [* Y2 H2 k那个等效电容的值小得可怜，基本没作用。
作者: 雾霾有罪    时间: 2013-12-26 12:01
一层电源一层地主要是为了减小电源的返回路径。
作者: myexpma    时间: 2013-12-26 19:21
李明宗伟 发表于 2013-12-25 11:53
5 n/ k! j5 b2 [" E- @  ~' |2 C那个等效电容的值小得可怜，基本没作用。
2 z4 B4 o7 ~' r
那个电容很重要，作用很大，非一般电容能够代替。
作者: 李明宗伟    时间: 2013-12-26 19:38
myexpma 发表于 2013-12-26 19:21% z( x* D0 |$ J% v
那个电容很重要，作用很大，非一般电容能够代替。

; M! H( }1 b, q4 F( ^多看书！
8 V2 U! w/ `" P- c/ d  i% S9 c5 [
作者: A19861008    时间: 2013-12-26 20:44
李明宗伟 发表于 2013-12-26 19:38! c9 v0 E  K/ ]% j7 ^/ v7 Z
多看书！
" A. ]8 U* t' W5 a) F3 ]9 B- a
我觉得还是文章最后那里说到重点了，应当最大作用是这个了，我赞成，看下各位高手的意见了。
作者: 小懒懒    时间: 2013-12-26 22:56
一直以为电源与地的电容效应作用很大，难道理解一直都是错的。。。
作者: cloudy19880824    时间: 2013-12-27 09:12
李明宗伟 发表于 2013-12-26 19:38
6 \( ]" c* _$ \" a, R多看书！

1 X# I+ c7 w& v( x) W$ @# W请问这个是什么书，能不能麻烦你上传一份
作者: SkyLin_890302    时间: 2013-12-27 09:49
这是什么书上说的呢，能把书名给说说吗？
作者: 李明宗伟    时间: 2013-12-27 10:54
《信号完整性分析》 Eric Bogatin" ~" t% F; f- g! H3 Q8 [
网上搜就有下载了。
作者: 592671471    时间: 2013-12-27 18:54
内层是什么，硬件工程师都会做一个评估，内层一层电一层地有，两层都地的也有，内层两层同时走线的也有，不同的PCB板对信号的质量要求不同。
作者: myexpma    时间: 2013-12-27 19:49
李明宗伟 发表于 2013-12-26 19:38
& S  ~" g# N  j- ~* F多看书！

1 B4 Z" _' i/ V6 j4 N1 r' o上述论述基本正确，但是混淆了两类电容用途的概念，一个是给ic提供瞬间能量的电容，需要较大的容量，一个是滤除高频噪声的电容，把多层板间的电容当作IC“蓄水池”电容利用是错误的，多层板间的电容最大优点是等效串联电感最小，对高频噪声的滤除作用很强，这是其他任何外加电容都无法比拟的。
作者: loveluo    时间: 2013-12-27 21:12
电源很重要的一块，电源分配网络是为整个系统供电的，如果没有这个平面，电源完整性会有缺陷，等效电容应该也是很重要的一部分！
作者: 李明宗伟    时间: 2013-12-27 21:26
本帖最后由 李明宗伟 于 2013-12-28 00:38 编辑
5 v; }5 h; P8 {+ j# F/ q
myexpma 发表于 2013-12-27 19:49
, s0 `5 D% w1 `( v上述论述基本正确，但是混淆了两类电容用途的概念，一个是给ic提供瞬间能量的电容，需要较大的容量，一个 ...
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6 U( I3 x( ?  L3 w: c; h( t
谢谢21楼的提醒。
" \6 Z8 \3 e0 o2 z) r2 O5 R) M1 m# F7 ^) `( K6 t# q" S  {
“多层板间的电容最大优点是等效串联电感最小”的说法不正确。
0 Q  o1 c1 a. Z2 n3 _+ I( ^9 l" ]
# ~; ~* R( ]7 s5 \, o+ g8 D电源平面和地平面之间的耦合电容并不是回路电感最小的原因。再一次强调，电源平面和地平面之间的耦合电容基本没有实际意义。7 E. q8 ?( Q1 V9 F$ ]& U
* e$ i3 Y9 i  C1 W; d+ J
电源平面和地平面之所以能提供低电感路径，是因为只要存在电源平面和地平面，则电路板上的任何信号路径都能与其返回路径完全重合，从而实现回路自感最小。这个是有严格的证明。5 N/ S% b' R, O7 \4 h, n

9 I9 O$ f" D2 ^( B9 \1 d简单来讲，回路电感=信号路径自感+返回路径自感-2*信号路径与返回路径互感。当信号路径都能与其返回路径完全重合，耦合最好，互感最大，从而使回路自感达到最小。从这可以看出，这和耦合电容毫无关系。
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) b* U1 I7 d# _2 L/ x( f" e; V+ w; g) c6 J- l% @9 v+ y5 A
8 s4 g8 t- {2 H1 ^& T# Q+ e, K1 d

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作者: 阿科GL    时间: 2013-12-27 23:44
本帖最后由 阿科GL 于 2013-12-27 23:49 编辑 2 T3 y6 {0 }+ S" \  X
李明宗伟 发表于 2013-12-27 21:266 A. g0 J2 c" K
呵呵，“多层板间的电容最大优点是等效串联电感最小”，看到这个我就笑了，不懂装懂。
5 `! T( O! Y2 B) o4 S! A; b
* ^& l" T) M- t9 A电源平面和地平 ...

' C2 }' h8 u3 H* A
6 X7 V7 m/ Y# \- }- ?3 a放轻松一点，这里是交流的地方，既然是交流，肯定说的不妥的地方，不用生气较真，重要的是在交流中学到知识和提高，
7 t" f& x% E  N- c$ A5 W  Z/ y三人行必有我师，多交流，少教导。
0 g) S; T$ Q+ V. a& @/ c6 E我也是新手，希望多流你和经验。
作者: myexpma    时间: 2013-12-29 19:45
本帖最后由 myexpma 于 2013-12-29 19:55 编辑
5 u: z+ @2 a$ c, z! C  `8 I
李明宗伟 发表于 2013-12-27 21:26
5 d/ H, }* q5 w: U( {" m" q" b" l0 t& E谢谢21楼的提醒。6 E% O7 z/ B% ]$ n
$ y. c, L' \2 a/ W
“多层板间的电容最大优点是等效串联电感最小”的说法不正确。

8 W8 x- R7 E. t* v( k9 N
, D; ~4 \0 D/ {) ?& F8 n至于什么是回路自感，真不明白。
4 z- J# Q8 O3 l0 Q2 s3 @  i但是，我们知道任何外加的电容，不论是插装还是表贴，都要通过PCB上的焊盘和导线接入电路，这相比PCB层间的电容来说必然会增加串联电感，导致滤波效果下降。请问什么电容的等效串联电感能比PCB层间电容的等效串联电感小？当然PCB层间电容不是万能的，它只对高频噪声有滤除作用，因此在IC等元件的电源和地之间通常还要并联其他不同容值的电容。
作者: 李明宗伟    时间: 2013-12-29 22:11
本帖最后由 李明宗伟 于 2013-12-30 08:55 编辑
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myexpma 发表于 2013-12-29 19:45" g1 i5 V5 @/ V2 v5 e. }
至于什么是回路自感，真不明白。
7 w  [" _8 a- B7 P; s% ?7 h) u0 U但是，我们知道任何外加的电容，不论是插装还是表贴，都要通过PCB上 ...

+ W6 Y* ~8 q; m7 d1 |8 W5 P- l5 b! C, ^" _8 ^1 [
所谓回路自感，就是平面层回路的等效串联电感。
8 f6 R$ T+ t% p6 J$ X+ t- a' Q( ?9 M) t' `+ s( x# E
地平面和电源平面就是为了提供低电感的回路。这个低电感回路是提供给谁用的？当然就是电容元件，而不是你认为的层间等效电容。2 l$ j0 r2 J) R

! `* V. r6 k1 \“请问什么电容的等效串联电感能比PCB层间电容的等效串联电感小”，回答这个问题前，先明确几个概念。
# ]: ?2 \2 G0 S! ~
* D$ ?: N3 d& j3 S5 Z电感和电容是独立分量，电容决定容抗，电感决定感抗；电容再怎么牛叉，它也只能决定电容值和容抗，不要以为是电容使得回路电感小；也不能说电容的优点是低电感，因为电容本身是没有电感分量的，应该说是低的等效串联电感。$ u4 }. D  p! n
低电感路径和层间耦合电容都是平面层回路的组成部分，但它们是独立的，不要以为层间耦合电容是包含低电感路径，并以此认为是层间耦合电容提供低电感路径。
, ^2 s9 |2 F6 H4 M# z( B& [, B6 k* v
平面层提供的低电感路径是给所有电容共用的，而不是层间等效电容独占的。
3 M. e1 t* w) f$ q/ ]; ~5 N/ B7 D# o3 G5 }& p8 T
而且，低电感只是一个方面，它并不意味着低阻抗；我们最终需要的是低阻抗。
4 ?6 f$ c' @! _9 R
/ j3 ~0 @, q4 X! V8 G" G阻抗=感抗+容抗=L+1/C。（忽略电阻部分）3 q1 o- R( d' F
" i; e2 h% h+ E- X/ q# G' Z# y
对于层间等效电容，阻抗=平面层感抗+1/层间等效电容
0 Y0 ~1 p: i3 W1 N. P' f9 U对于电容元件，阻抗=平面层感抗+元件自身感抗+1/元件电容
# T% Y, d! a1 _( a# f
7 k6 [2 S  q# k0 `/ |对比看出：  V: o! v; y! j. g3 v! g
感抗部分，层间等效电容和电容元件的感抗大致在一个数量级上。
! N6 n% y6 Q" C3 c* E! g4 W& ]8 y容抗部分，元件电容比层间等效电容至少大4个数量级。+ O- k* d3 C: i/ }3 k5 V( K
8 E! H6 k+ I5 S5 B0 L1 ?
那你说，层间等效电容和电容元件，谁能提供更低的阻抗，更能滤除高频噪声？
8 k1 y1 D  t5 X' O' ]" S; e
: V. w! @2 s5 l3 k' t! v
  Q+ }$ k- S- a2 [
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作者: tom781019    时间: 2013-12-29 23:27
减小电源的返回路径，减小对其他敏感信号的干扰，降低线路损耗压降。
作者: myexpma    时间: 2013-12-30 19:24
李明宗伟 发表于 2013-12-29 22:11
% N: R" f! v! s1 w! j! E所谓回路自感，就是平面层回路的等效串联电感。
& [% C. ~+ p5 Y! I2 E# S9 W: G9 s: d
8 d1 `9 n4 H( k$ T( z" t$ ]地平面和电源平面就是为了提供低电感的回路。这个低 ...

8 H* f6 L; M' J对于同样的电容容量，当然是PCB层间电容比外加电容的高频滤波效果好，这还有疑问吗？! `6 h, q+ x! w) I3 F! n
对一个问题，可以从不同的角度进行分析。任何外加的电容都要通过焊盘、导线甚至过孔才能实现，这必然要增加相应的等效串联电感，这种分析方法物理概念很清晰。  `, Y: R) R. w+ J, i
PCB层间电容虽然很有效，但不是万能的，其大小和PCB叠层材料、间距、面积等有关系，主要对高频噪声有滤除作用，而对于低频滤波一般作用不大，因此用户需要根据电路的工作频率以及噪声情况，设计外加电容的大小。当然PCB中电源和底层的作用不仅仅是提供电容，和其他层之间还涉及到微带线、带状线等作用。
作者: 李明宗伟    时间: 2013-12-30 20:47
本帖最后由 李明宗伟 于 2013-12-30 20:55 编辑
; ~8 ]: y& H4 w- M
myexpma 发表于 2013-12-30 19:240 \3 K! I" ?1 J9 z: F7 ]& F
对于同样的电容容量，当然是PCB层间电容比外加电容的高频滤波效果好，这还有疑问吗？
8 K  {2 E4 }# Z% n对一个问题，可以 ...
4 T/ l) |' N% D2 t7 d$ l# A
2 T$ s2 b8 I9 K: ~
看来你没有仔细看我在23楼的分析。
, w1 m! L" a. S% k* T  d' Y# Z& \
1.对于同样的电容容量，当然是PCB层间电容比外加电容的高频滤波效果好，这还有疑问吗？) a0 E& _9 L7 i! v3 W* A# G
答：第一，一般电容都要比层间等效电容大4个数量级，所以你的假设不成立；
1 k& d, o' P. ^) g. H+ ]$ j0 P7 A3 K       第二，若外接电容比层间等效电容大得多，哪个的高频滤波效果更好？请你明确给出你的答案和论证过程。
  e  i( G: z# `- m
# ]! M$ N0 {+ f# m2.任何外加的电容都要通过焊盘、导线甚至过孔才能实现，这必然要增加相应的等效串联电感，这种分析方法物理概念很清晰。. W7 J, C( s( e) A9 X! z
答：外加的电容增的确是增加了等效串联电感，但是，它的阻抗也要比层间等效电容小得多。我已经在23楼给出了详细分析。$ k2 {- H. W. W( Q+ b& m! ?) L# f
作者: myexpma    时间: 2014-1-2 19:26
李明宗伟 发表于 2013-12-30 20:47
! \0 g: S, a" V0 X$ ~看来你没有仔细看我在23楼的分析。& [% i) _( A+ i9 j: f$ Y

9 ]  `) F4 o% s; `3 ~& z5 g1.对于同样的电容容量，当然是PCB层间电容比外加电容的高频滤波 ...

; m+ q" {" v- ~- T) Y2 D混淆了两个概念：理想电容和实际电容。
/ q; d6 m* `" Q9 o' O理论上电容容量越大，滤波效果越好，但是实际上的电容不是理想的，由于等效串联电感等寄生参数的存在，在一定频率下它是电容性的，超过该频率后它是感性的。下图是不同容量的陶瓷表贴电容的阻抗-频率特性。( n  w$ |* x3 M. n4 ]9 f
4 N/ a3 \( r. Z4 W1 r3 n

1 J9 K2 y7 ?% v0 j$ Z& N" k从图中可知，“电容的容量越大滤波效果越好”的概念是很片面的，滤波效果是针对特定的频率来说的。上图是同材质的陶瓷电容，如果和更大容量的铝电解电容或钽电容相比，虽然电解电容或钽电容的容量更大，但它们在相同频率下的阻抗却更高。$ H5 M9 j5 `% L3 ^# C9 y6 D% c

; h2 G+ |. ^0 ~* s- U* l) d在通常的电路设计中，在IC旁边一般要并联容值不同的电容，就是为了实现不同频率下有更好的滤波效果，如果电路中存在特定频率的干扰信号，对该干扰信号的滤除则需要进行相关计算，而不是简单并联一个大电容。
作者: 李明宗伟    时间: 2014-1-2 19:52
myexpma 发表于 2014-1-2 19:26
  D* W7 f8 ], h+ Q2 h: k混淆了两个概念：理想电容和实际电容。3 k, m% J, F& o/ w
理论上电容容量越大，滤波效果越好，但是实际上的电容不是理想的 ...
( H! V8 z+ Q8 a2 P+ l
第二，若外接电容比层间等效电容大得多，哪个的高频滤波效果更好？
4 y/ [6 h. ]1 q请你明确给出你的答案和论证过程，估算下外接电容和层间等效电容的阻抗大小，看下哪个更小；作出它们的阻抗-频率特性曲线，看下哪个特性更好。0 _' k, d* Q3 \) E
作者: CS.Su    时间: 2014-1-3 00:11
A19861008 发表于 2013-12-25 09:01
4 ]' k9 ?3 M3 V3 w两层地层也一样可以减小信号回流路径，提高电源高频特性啊,为什么不用两层地呢,是不是用一层电源一层地更好 ...

) m2 h/ ]* v3 H电流的流向是从电源开始，到地结束的，所以你的地平面有了，电源线走得很绕，回流一样也跟着电源绕的
作者: myexpma    时间: 2014-1-3 20:32
李明宗伟 发表于 2014-1-2 19:52
. x" @9 X; J4 K& W# G4 r第二，若外接电容比层间等效电容大得多，哪个的高频滤波效果更好？( d' J1 [9 E2 A5 a
请你明确给出你的答案和论证过程，估 ...

+ L. Y- G% J8 V1 S$ h8 t% a+ K其实前面已经说得很明确了。
1 M, r' |- N% d* \所谓的大电容，比如在uF数量级的电容一般是钽电容或铝电解电容，虽然陶瓷电容也有这个数量级的，但是相对应用较少，拿最常用的钽电容来说，其最高应用频率也就几十kHz，当工作频率再高时，其损耗将急剧上升，同时其容值也将下降，根本不能用于高频滤波，更别说铝电解电容了。
2 R' K1 Q# B% e5 e' V一定要区别理想电容和实际电容。
作者: swjws2183    时间: 2015-9-9 20:23
学习了！！



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