Altium 6层板 pcb
好的,关于在 Altium Designer 中设计 6 层 PCB,这里提供一些关键要点和实践建议(中文):
核心概念:层叠结构 (Layer Stackup)
6 层板的优势在于比 4 层板提供更多的布线层和更好的电源/地平面,成本又比 8 层板低,是性能和成本的较好平衡点。最常见的两种标准层叠结构是:
-
信号-地-信号-电源-信号-信号 (Sig-Gnd-Sig-Pwr-Sig-Sig):
- Top Layer: 主要元件放置和高速信号布线层。
- Internal Layer 1 (GND02): 完整地层。为 Top 层信号提供关键参考平面和回流路径,屏蔽干扰。
- Internal Layer 2 (SIG03): 信号布线层。主要用于布线。
- Internal Layer 3 (PWR04): 电源层。分配主要电源电压 (如 VCC, VDD)。可以是完整平面或分割平面。
- Internal Layer 4 (SIG05): 信号布线层。主要用于布线。
- Bottom Layer: 元件放置和信号布线层。
-
信号-地-电源-信号-地-信号 (Sig-Gnd-Pwr-Sig-Gnd-Sig):
- Top Layer: 主要元件放置和高速信号布线层。
- Internal Layer 1 (GND02): 完整地层。为 Top 层信号提供参考。
- Internal Layer 2 (PWR03): 电源层。分配主要电源电压。
- Internal Layer 3 (SIG04): 信号布线层。夹在两个平面层之间,是布设高速或关键信号(如时钟、差分对)的黄金层。
- Internal Layer 4 (GND05): 完整地层。为 Bottom 层信号提供参考,也与 GND02 一起为 SIG04 提供屏蔽。
- Bottom Layer: 元件放置和信号布线层。
选择哪种结构?
- 信号完整性优先: 选择 Sig-Gnd-Pwr-Sig-Gnd-Sig。它将关键信号层 SIG04 夹在两个地平面之间 (
GND02 <-> SIG04 <-> GND05),提供了最佳的屏蔽和阻抗控制环境,非常适合高速设计(如 DDR、SerDes)。 - 成本/布线空间优先: 选择 Sig-Gnd-Sig-Pwr-Sig-Sig。它提供了 4 个信号层,布线空间更充裕,成本也略低(通常层压对称性要求稍低)。但 SIG03 和 SIG05 只有一个相邻的参考平面(分别是 GND02 和 PWR04),高速信号需要更谨慎处理参考平面的连续性。
Altium Designer 中设计 6 层板的关键步骤和注意事项
-
规划层叠结构:
- 在 Design -> Layer Stack Manager 中定义叠层。
- 添加 6 个层:
Top Layer,Internal Plane 1,Internal Plane 2,Internal Plane 3,Internal Plane 4,Bottom Layer。 - 根据选择的叠层结构 (如
Sig-Gnd-Sig-Pwr-Sig-Sig或Sig-Gnd-Pwr-Sig-Gnd-Sig),设置每个内电层的类型:Internal Plane: 用于电源层或地层(设置为负片,Plane Type = Internal Plane)。Signal Layer (Internal Plane类型设置为 Signal):用于信号层。
- 设置正确的层名: 强烈建议使用有意义的名称(如
GND02,SIG03,PWR04,SIG05,GND05),方便管理和规则设置。 - 设置核心和预浸料厚度: 与 PCB 板厂沟通,获取推荐的层压结构参数(Core Thickness, Prepreg Thickness),输入到层叠管理器。这对阻抗控制和板厚控制至关重要。
- 阻抗计算: 使用 Altium 内置的阻抗计算器 (在 Layer Stack Manager 里) 或与板厂合作,确定关键信号线宽/间距以满足目标阻抗(如 50Ω 单端,100Ω 差分)。
-
电路图输入与原理图检查: 完成准确的原理图设计,并进行 ERC。
-
导入网表: 将原理图信息导入到 PCB 文件。
-
板形定义: 在
Mechanical 1或Keep-Out Layer绘制板框。 -
关键元件放置:
- 优先放置 连接器、高速器件(CPU、FPGA、DDR、高速接口)、电源模块、晶振 等关键元件。
- 考虑信号流向、电源路径、散热和机械约束。
- 高速器件摆放: 靠近连接器;DDR 靠近控制器并考虑 Fly-by 拓扑;晶振靠近器件并注意屏蔽。
-
电源分配网络规划:
- 在
PWR层(如PWR04或PWR03)进行电源分割(Place -> Line在电源层绘制分割线)。确保不同电源域之间有足够的间距(Clearance)。 - 为主电源(如 12V, 5V, 3.3V, 1.8V, 1.2V)创建不同的分割区域。
- 使用宽导线或铜皮在信号层辅助承载大电流。
- 地平面: 尽可能保持
GND层 (GND02,GND05) 完整!避免在 GND 层走信号线。所有地网络通过过孔就近连接到完整地平面。
- 在
-
设计规则设置: 这是确保设计成功的关键!
Design -> Rules(Ctrl+D):- Electrical:
Clearance: 设置所有网络间的安全间距。Short-Circuit: 允许短路?通常禁止。Un-Routed Net: 检查网络是否完全连通。Un-Connected Pin: 检查是否有引脚未连接(谨慎使用)。
- Routing:
Width: 定义不同网络的线宽(如电源网络宽,信号网络标准宽,差分对宽度)。Routing Layers: 指定哪些层允许布线(通常所有信号层都勾选)。限制在电源层和地层布线!Routing Via Style: 设置过孔尺寸(钻孔大小、外径)。通常需要标准信号孔和电源孔(可能更大)。Differential Pairs Routing: 定义差分对网络和规则(线宽、间距、最大/最小长度差)。Fanout Control: 设置 BGA 等器件的扇出规则。
- Plane:
Power Plane Connect Style: 设置电源层与引脚/过孔的连接方式(通常 Relief Connect 十字连接)。Power Plane Clearance: 设置电源层上不同网络区域之间的间距(非常重要,确保安全间距)。Polygon Connect Style: 设置信号层铺铜与焊盘的连接方式。
- Signal Integrity (可选但推荐用于高速设计): 设置信号完整性规则(过冲、下冲、阻抗匹配等),用于后期仿真检查。
- High Speed (关键):
Matched Net Lengths: 对需要等长的网络组(如 DDR 数据线、时钟线)设置长度匹配规则(Tolerance)。Length: 设置网络的最小/最大长度约束。Daisy Chain Stub Length: 限制分支长度(如 DDR 地址/命令 Fly-by 拓扑)。Parallel Segment: 限制不同网络平行走线的长度和间距(避免串扰)。SMD To Corner: 设置焊盘到拐角的距离(减少反射)。Vias Under SMD: 是否允许在 SMD 焊盘下打过孔(通常允许,但考虑焊接)。
- Electrical:
- 规则优先级: 特定规则(如差分对规则、电源线宽规则)优先级高于通用规则。
-
关键信号布线:
- 高速信号: 优先在
SIG04层(如果是Sig-Gnd-Pwr-Sig-Gnd-Sig结构)布线,保证上下都有完整参考平面。避免跨分割。最短路径。 - 差分对: 使用交互式差分对布线工具 (
Place -> Interactive Differential Pair Routing) 或自动布线器。保持恒定线宽、间距和长度匹配。避免直角走线,使用圆弧或 45° 角。 - 时钟信号: 单独处理!短路径,完整参考平面(最好是地平面),避免靠近其他高速信号或开关电源。必要时包地(两侧加地线)。
- 电源布线:
- 宽导线!在信号层用 Polygon Pour 铺大面积铜皮辅助电源层供电。
- 关键 IC 电源引脚附近放置足够的去耦电容(靠近引脚,过孔直接连接到电源层和地层)。
- 电源入口处理好滤波(如 Pi 型滤波)。
- 高速信号: 优先在
-
一般信号布线:
- 充分利用
Top,SIG03,SIG05,Bottom层进行布线。 - 过孔使用: 合理使用过孔切换层。避免过孔过度集中。注意过孔形成的 Stub 对高速信号的影响。
- 3W 原则: 对于易受串扰的信号线,线间距 >= 3 倍线宽 (3W Rule)。
- 避免锐角: 使用 45° 或圆弧走线。
- 参考平面连续性: 换层时,旁边必须有相应的参考平面(电源或地),并且通过就近的过孔将新旧参考平面连接起来(通常是地平面)。避免信号线跨越电源平面上的分割槽。
- 充分利用
-
铺铜:
- 在所有信号层(
Top,SIG03,SIG05,Bottom)进行铺铜(Place -> Polygon Pour)。 - 将铺铜连接到
GND网络。设置合适的网格(Grid)和移除死铜(Remove Dead Copper)。 - 铺铜与走线、焊盘保持安全间距。
- 铺铜可增强屏蔽、散热和载流能力。
- 在所有信号层(
-
设计规则检查:
- 布线完成后,务必运行 Design Rule Check (
Tools -> Design Rule Check)。 - 仔细检查所有报告的错误 (
Messages面板),特别是Clearance,Short Circuit,Unrouted Net,Power Plane Clearance等关键错误。必须清零! - 检查
Matched Lengths是否满足要求。
- 布线完成后,务必运行 Design Rule Check (
-
丝印调整: 调整元件位号 (
Designator) 和注释丝印的位置、大小和方向,使其清晰可读,不重叠焊盘和过孔。 -
输出制造文件:
File -> Fabrication Outputs -> Gerber Files: 生成 Gerber 文件(包括所有信号层、电源/地平面层、阻焊层、丝印层、钻孔层、板框层)。注意选择正确的层映射和格式(一般 RS-274X)。File -> Fabrication Outputs -> NC Drill Files: 生成钻孔文件(Excellon 格式)。File -> Assembly Outputs: 生成装配文件(BOM,拾放文件)。- 生成层叠图: 清晰地标注每一层的材料、厚度、铜厚、用途等信息,提供给板厂。
重要注意事项与技巧
- 与板厂沟通: 设计前或设计初期就与 PCB 制造商沟通,确认他们的工艺能力(最小线宽/间距、最小孔径、层压结构、阻抗控制能力、材料选择)、首选层叠结构和叠层厚度建议。最终层叠结构应由你和板厂共同确认。
- 阻抗控制: 高频信号线(如 USB, HDMI, DDR, LVDS, 以太网)必须进行阻抗控制。使用 Altium 的阻抗计算器结合板厂提供的参数计算线宽间距。
- 去耦电容: IC 的每个电源引脚附近都要有去耦电容(通常 0.1uF),靠近引脚放置!电源入口处需要大容量储能电容(如 10uF/100uF)。高频 IC 可能需要更小容值(如 0.01uF)的高频电容。
- 过孔选择与管理: 根据电流大小和信号类型选择合适的过孔尺寸。避免不必要的微小过孔增加成本。考虑使用盘中孔(VIPPO)需提前告知板厂。
- 回流路径: 时刻关注信号的回流路径是否畅通(尤其是高速信号)。确保信号换层时回流路径连续。
- 散热: 功耗大的元件(如电源芯片、功率管)下方适当增加过孔连接到内电层或底层散热铜皮。可能需要露铜加焊锡增强散热。
- DFM/DFT: 考虑制造和测试的便利性(如足够的测试点、合适的焊盘尺寸、满足板厂工艺要求)。
- 复用模块: 使用 Altium 的复用模块功能提高效率。
- 版本控制: 使用版本控制系统(如 Git)管理原理图和 PCB 设计文件。
- 仿真: 对于高速设计,利用 Altium 的信号完整性或 HyperLynx 等工具进行预布线或后布线仿真,验证时序、反射、串扰是否满足要求。
设计 6 层板比 2 层或 4 层板复杂得多,规划和规则设置是成功的关键。务必仔细检查层叠结构、电源规划、规则设置和 DRC 结果。祝你设计顺利!
如果你有更具体的问题(如特定信号的布线策略、某个规则如何设置、某个错误如何解决),请随时提出!
BTS7960大功率直流电机驱动板ALTIUM设计硬件原理图+PCB文件 2层板设计 大小为66 7
BTS7960大功率直流电机驱动板ALTIUM设计硬件原理图+PCB文件 2层
资料下载
王飞云
2021-07-26 14:24:39
MC34063AD+IRS2184 DC_Motor电机驱动板ALTIUM设计硬件原理图+PCB文件
ALTIUM设计硬件原理图+PCB文件,2层板设计,大小为65*36mm
资料下载
佚名
2021-07-26 11:02:59
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