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楼主: A19861008
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为什么四层板教材内层都是建议一层电源层,一层地层呢

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16#
发表于 2013-12-27 10:54 | 只看该作者
《信号完整性分析》 Eric Bogatin0 }2 \8 [0 h; T. `* N9 _' L
网上搜就有下载了。

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17#
发表于 2013-12-27 18:54 | 只看该作者
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。

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18#
发表于 2013-12-27 19:49 | 只看该作者
李明宗伟 发表于 2013-12-26 19:386 j( n$ c( R; J6 }/ Z2 w
多看书!
) u5 d: s8 p# k: d  q, C) |+ `
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。

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19#
发表于 2013-12-27 21:12 | 只看该作者
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!

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20#
发表于 2013-12-27 21:26 | 只看该作者
本帖最后由 李明宗伟 于 2013-12-28 00:38 编辑 7 V# [$ i0 i, J# H& `1 K
myexpma 发表于 2013-12-27 19:49/ G$ W4 B4 ?& g/ i6 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 ...

0 A& X8 u% I) }* X8 _0 R+ y8 i: o+ r
" w* X' Q6 L: b8 `6 U谢谢21楼的提醒。0 l  t& A9 J2 K
1 |% a' |, h0 M2 a( C8 z
“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。
1 P: u. u" T! [. W7 j: F7 a$ f. M( Q8 ]  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。
- P0 I6 N* r3 e% z2 W# S' ~: _' K2 T: M5 e' e4 i5 P4 p: h
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 i/ ~  C! ~- D! N+ B$ h- `, ]5 e
8 I" D) H6 N8 [2 _
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。4 e) R( J- {- r
2 F' `. v1 W. E0 T5 g

2 ~! @; U. d( y0 M/ H) L+ }9 L
3 |# ]# ~  O/ I# {5 k% \6 C
# O  c  A! u; V2 w2 H7 d9 Y0 Q: P4 Z3 A" x5 w

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21#
发表于 2013-12-27 23:44 | 只看该作者
本帖最后由 阿科GL 于 2013-12-27 23:49 编辑
' M$ u( o4 b* w* D! w$ i
李明宗伟 发表于 2013-12-27 21:26& }0 S3 ~$ ?, |' ^: J# o
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。: w4 a/ e4 h- _1 x  R) L
# a4 \* `5 z! \8 j
电源平面和地平 ...

: w0 i( E* F' P9 z5 j4 b% G' A. q* v! n7 {* P. O. ~
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,
3 T& q  _! c- A" o8 j+ H! l* X三人行必有我师,多交流,少教导。) |, H% K) }" B& d  j4 ]) @( ?
我也是新手,希望多流你和经验。

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22#
发表于 2013-12-29 19:45 | 只看该作者
本帖最后由 myexpma 于 2013-12-29 19:55 编辑
4 M# |! ]# n% M( S7 D
李明宗伟 发表于 2013-12-27 21:26
# u& v9 d) G. K! E' \谢谢21楼的提醒。  B7 h( t" v4 k) T4 E7 I

9 ~( w0 W  W& X3 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。
6 B* ~1 I* C$ H5 G) |

( b+ ?) j: ?+ C" B# p7 _; Q0 H至于什么是回路自感,真不明白。
9 \5 e6 v6 n* R7 i* e! C. F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。

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23#
发表于 2013-12-29 22:11 | 只看该作者
本帖最后由 李明宗伟 于 2013-12-30 08:55 编辑
" x' O3 u* P1 _. ^
myexpma 发表于 2013-12-29 19:45
  S; g+ H7 K% U4 Q0 M0 P- J7 x至于什么是回路自感,真不明白。
/ b& f+ o( r: \; E  c0 b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$ n* I/ p
2 Q: T5 e/ |0 {" L  s" |0 H
所谓回路自感,就是平面层回路的等效串联电感。
  K! h3 @5 ]* {6 z5 V7 u' R0 O/ b' E* F7 @8 Z; o; q: D8 J
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。
6 X0 X; R: o$ J  z
5 Y) S# Y/ ^: U4 N“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。. B1 o7 y' e$ c; ?
8 i& K) p6 t- t" V2 O3 d& B
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。# I+ I( g) z. L7 m( ]4 v+ m8 Z
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。
1 a# B1 l% T! @
4 j3 t4 l6 i# r  y8 W2 a7 t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。. G: F% ~: W7 v  K' g2 y

# @" V; H5 u1 d2 \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。" a! c' b1 I/ V* L
* B5 N5 D& O5 t- ^4 Q' t
阻抗=感抗+容抗=L+1/C。(忽略电阻部分)
: y: M3 n8 R& ]+ r; C6 G6 {2 ?' a# ^+ d
对于层间等效电容,阻抗=平面层感抗+1/层间等效电容0 B5 V1 x$ K  U1 M* M8 Y* \* ?
对于电容元件,阻抗=平面层感抗+元件自身感抗+1/元件电容
" Z2 c: U: }% O3 A; z/ E; x: _& m+ f, `5 e+ c1 {) z
对比看出:
: {# ^" Q& h/ s. 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。+ i6 k, C9 E( z) B' K
容抗部分,元件电容比层间等效电容至少大4个数量级。! B1 [6 ]/ ]3 T1 k: I( K

7 I' H& \  N& W9 H4 N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?
% i- X) Z1 Y4 n! C  _) U0 d
: c! k3 y9 s, j. E) W/ @
( j# Q1 i) q+ ~( E# v+ F9 F2 y8 f0 Z5 J) i& g& }$ w

, o+ Y1 O! @. M

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24#
发表于 2013-12-29 23:27 | 只看该作者
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。

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25#
发表于 2013-12-30 19:24 | 只看该作者
李明宗伟 发表于 2013-12-29 22:112 q+ f  c, C; u2 F
所谓回路自感,就是平面层回路的等效串联电感。
7 I) p) A! E/ K6 `* N5 X0 j) n$ w
0 p4 A( @) J* L6 p# y/ ~地平面和电源平面就是为了提供低电感的回路。这个低 ...
% K$ s1 }/ p0 V% c" U# W  r
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?
7 g5 F, n, M1 I. {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。
( W# Y$ g" R' h, b; ]+ w! tPCB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。

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26#
发表于 2013-12-30 20:47 | 只看该作者
本帖最后由 李明宗伟 于 2013-12-30 20:55 编辑 ; L1 o6 x! ]9 e8 f5 C$ U- Y! ^
myexpma 发表于 2013-12-30 19:24
9 O( [( ]! R/ b: i3 l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?
. ^+ e5 c* R" Y. l# u" y对一个问题,可以 ...
' d0 y- C2 o0 G# _

# v* b7 O$ Z/ d8 B) q0 [看来你没有仔细看我在23楼的分析。
- g* s) |, W8 |9 ^+ e7 p2 V7 o% L7 `, V- b& H7 G8 U
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?2 L2 T* w. x4 _5 I$ Q
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;) C& V  ?% b& {+ {7 `. U8 v
       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。6 i7 @! k  T5 B7 ^3 C4 C

) ?7 @3 N. C8 K" L8 _; ^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。
$ H) \6 d2 M7 e1 k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。2 L5 Q9 W: K* [; k  y2 X$ i- ~" V

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27#
发表于 2014-1-2 19:26 | 只看该作者
李明宗伟 发表于 2013-12-30 20:47
% }; F( i; {$ E7 D& X( s看来你没有仔细看我在23楼的分析。$ B( f5 @+ x; H) r: K+ J6 d1 j
3 Y/ \4 z* x8 f. P& R( R
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 ...

$ h! u3 I% O( G混淆了两个概念:理想电容和实际电容。; N2 [" V: |" \' e
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。* L: {! V& N  }$ M1 p: f9 m
& T, L% [7 }) m
% E) l( E  Q4 x& C
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。
8 F. P; k" F/ i9 R) m" C2 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。

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28#
发表于 2014-1-2 19:52 | 只看该作者
myexpma 发表于 2014-1-2 19:264 e. O( C' T1 a# o5 h/ p& Z
混淆了两个概念:理想电容和实际电容。% I0 ~( m' w8 Z- m) n3 X3 }3 Y0 _
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 ...
$ T; k) A' X" {3 R" f
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?
/ u, M5 r' [, R8 ^9 b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。! ]) W/ b% a" i7 L

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29#
发表于 2014-1-3 00:11 | 只看该作者
A19861008 发表于 2013-12-25 09:011 M( m& @) b3 L! K  [# E
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 ...
- Z/ F# ^* N8 S* K9 t' i# Z
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

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30#
发表于 2014-1-3 20:32 | 只看该作者
李明宗伟 发表于 2014-1-2 19:52
: u( [6 C  \8 q9 ]: D; M. Z! Q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?9 B8 h# o' f% c- c" P) k+ t$ u$ H0 ]8 z+ c
请你明确给出你的答案和论证过程,估 ...

( w3 Z& X1 c$ _9 d7 A% F其实前面已经说得很明确了。7 }" X; U3 n# c% K/ 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。
; ?6 u7 R- V( {- |5 m/ w0 c1 R一定要区别理想电容和实际电容。
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