为什么四层板教材内层都是建议一层电源层，一层地层呢

A19861008

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？

李明宗伟

myexpma 发表于 2013-12-26 19:21
- ?5 c% ]/ R- s4 R$ e* u6 A那个电容很重要，作用很大，非一般电容能够代替。

多看书！
+ o7 x0 H9 z+ u: T0 c; u

阿科GL

) t  r! X" b: B6 F

李明宗伟 发表于 2013-12-27 21:26
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。

0 x3 u8 e, w5 M4 f, M1 a电源平面和地平 ...

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，
三人行必有我师，多交流，少教导。
# z) \. b: a$ Q+ _$ I! q我也是新手，希望多流你和经验。

李明宗伟

myexpma 发表于 2013-12-27 19:49
' n9 p/ ?" J: B7 V* i9 X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 ...

( i$ {( v3 u) w9 @2 y5 O/ f: X
谢谢21楼的提醒。
4 m4 r; I: s6 u
“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。

; ~  c8 Q0 A+ P4 S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。
. i0 X, _% f6 s3 \* c# E; d1 W. ?
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。
* L1 ~3 I3 }% o6 S0 U2 x" H
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。

$ r4 G; Q8 j8 m

6 ?- R) R7 ]( p8 v" A: N

  n. y5 }3 ?3 C

swjws2183

学习了！！

myexpma

李明宗伟 发表于 2014-1-2 19:52
% v# _+ ]8 Y$ w; j5 i* B6 `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？
' ^' n8 l+ k! X; [6 F5 e请你明确给出你的答案和论证过程，估 ...

/ S- o! L8 L  V  \- z  }其实前面已经说得很明确了。
' j! j8 P8 |: s+ j) ~' X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。
% S7 W+ S% ?( D, {/ d: T! `一定要区别理想电容和实际电容。

CS.Su

A19861008 发表于 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 ...

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

李明宗伟

myexpma 发表于 2014-1-2 19:26
2 C' B( D- a: N3 D! P混淆了两个概念：理想电容和实际电容。
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 ...

) m. N5 r3 u0 {9 a9 n1 ?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，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。

myexpma

李明宗伟 发表于 2013-12-30 20:47
, q' u) ]9 F# m6 u( x! p* o9 Z看来你没有仔细看我在23楼的分析。
* }& ?+ i7 l/ }, O4 w
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 ...

混淆了两个概念：理想电容和实际电容。
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。
8 i' P5 }: m" N0 K1 b8 b6 U# S9 F
% L1 ?3 K/ l( K
6 t; q2 d* X2 p& u! C2 f% x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。
+ A, H, `8 c' B1 s
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。

李明宗伟

myexpma 发表于 2013-12-30 19:24
  u; w: j6 S  `9 M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？
对一个问题，可以 ...

看来你没有仔细看我在23楼的分析。

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？
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；
8 ~+ Y2 S  E$ d4 `9 Y, M       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。

2.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。
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。
# q- i! [* `, u, d5 {7 {$ `1 T! x

myexpma

李明宗伟 发表于 2013-12-29 22:11
所谓回路自感，就是平面层回路的等效串联电感。
% _. b. y6 B+ e% A7 Y9 X
0 _% d  d, z& _* z地平面和电源平面就是为了提供低电感的回路。这个低 ...

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？
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。
0 ]' J) o: P$ m) B8 pPCB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。

tom781019

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。

李明宗伟

myexpma 发表于 2013-12-29 19:45
" d( B8 q; ^0 R, Z- h: R至于什么是回路自感，真不明白。
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 ...

; F* f! `* Z9 `4 a: `: I  d# j所谓回路自感，就是平面层回路的等效串联电感。
7 P+ Z7 @$ H4 T8 M! y
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。

“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。

9 U" T" E" r3 r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。
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。

9 t! I/ u% Y1 i: ]. ?  k# \6 n! p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。
5 {& V" p' v* V0 v2 N( d& H6 ?
- L0 T# Z9 v/ R* }4 l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。
7 [& D( ^3 m4 M" q
3 O- m7 b( Y) n. X. a. t阻抗=感抗+容抗=L+1/C。（忽略电阻部分）
0 a- ~3 u: j8 U& |0 O# S
4 l; S( l6 c" F2 T对于层间等效电容，阻抗=平面层感抗+1/层间等效电容
& N9 }, S0 y8 \- r9 ]对于电容元件，阻抗=平面层感抗+元件自身感抗+1/元件电容
  z" Q! |4 e, A% J
对比看出：
4 f4 S. x! g" |2 j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。
容抗部分，元件电容比层间等效电容至少大4个数量级。

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？

0 k* ]! t8 N) K" S% @1 x
" t% |; d1 {; k1 Z5 ^' u
# o* p8 W9 c! Z0 f) L) U' W. {

myexpma

李明宗伟 发表于 2013-12-27 21:26
  A$ m8 t" z- j( j& E! v4 {( p谢谢21楼的提醒。

“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。

  N) Q* q2 W% e% I! D7 @. X
  s0 j1 e* t3 M) c' Q- }至于什么是回路自感，真不明白。
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。

loveluo

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！

myexpma

李明宗伟 发表于 2013-12-26 19:38
9 u6 S$ N& o8 v2 m多看书！

2 H/ [* `" X6 R1 b! w4 q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。