AD四层声源跟踪小车（一）

最新推荐文章于 2025-05-10 17:05:39 发布

林奇老师

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分类专栏：嵌入式硬件文章标签：单片机 mcu 嵌入式硬件

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前面讲了PCB零基础设计之GD32F103最小系统板，这是一个最基础入门的两层电路板，接着要做一些更复杂和更具体的四层电路板，四层电路板虽然只增加了两层，但是设计思路却有极大的提升，需求是更具体的，就需要引入更多的知识点，所有先讲解一些相比于一开始项目增加的相关的基础知识。

一.四层板层叠结构

方案一：为常见四层PCB的主选层设置方案。

方案二：适用于主要元器件在BOTTOM布局或关键信号底层布线的情况；一般情况限制使用。

方案三：适用于元器件以插件为主的PCB，常常考虑电源在L4层中实现，L1层为地平面，进而构成屏蔽腔体。

TOP和BOTTOM 层称为信号层，GND和PWR称为参考层。PWR和GND并不是指偶一个单独的信号，而是指一类信号，比如PWR层可以有两块电源区域，一块为3.3V，另外一块为5V。

二.正片层和负片层

正片层设计是默认是无铜的正片设计默认是无铜的，走线和铺铜的地方意味着这里的铜保留，没有走线和铺铜的地方铜被清除。

负片层设计是默认是有铜的负片设计默认是有铜的，走线和铺铜的地方意味着这里的铜被清除，没有走线和铺铜的地方铜被保留。

负片存在是因为电脑性能跟不上，以前没有动态铜皮的存在，将第二层和第三层设计为负片层，来减少电脑的运算量，避免卡顿等，负片层在现在几层的电路板中很少遇到，但是在10几层中甚至更多的层数的电路板中依然会用到。

三.热焊盘与反焊盘

3.1.热焊盘

在layout中，引脚与大面积的铺铜完全连接，容易造成过分散热而产生虚焊。因此对于接地引脚与大面积敷铜连接时，需要将实铜连接的方式，变为十字空心连接，以减少焊接中热量对周围的传导，便于人工焊接。下左图是正片层的焊盘，右图是负片层的焊盘。

3.2.反焊盘

指的是负片中铜皮与焊盘的距离（仅限于中间层，顶层和底层中这样的不算）。

四.阻抗

阻抗：又称“特征阻抗”，它不是直流电阻，属于长线传输中的概念。在高频范围内，信号传输过程中，信号沿到达的地方，信号线和参考平面（电源或地平面）间由于电场的建立，会产生一个瞬间电流，如果传输线是各向同性的，那么只要信号在传输，就始终存在一个电流 I，而如果信号的输出电平为 V，在信号传输过程中，传输线就会等效成一个电阻，大小为 V/I，把这个等效的电阻称为传输线的特性阻抗 Z。信号在传输的过程中，如果传输路径上的特性阻抗发生变化，信号就会在阻抗不连续的结点产生反射。影响特性阻抗的因素有：介电常数、介质厚度、线宽、铜箔厚度。

为什么控制阻抗（阻抗匹配）？

随着信号传送速度迅猛的提高和高频电路的广泛应用，对印刷电路板也提出了更高的要求。印刷电路板提供的电路性能必须能够使信号在传输过程中不发生反射现象，信号保持完整，降低传输损耗，起到匹配阻抗的作用，这样才能得到完整、可靠、精确、无干扰、噪音的传输信号。阻抗匹配在高频设计中是很重要的，阻抗匹配与否关系到信号的质量优劣。而阻抗匹配的目的主要在于传输线上所有高频的微波信号皆能到达负载点，不会有信号反射回源点。因此，在有高频信号传输的PCB板中，特性阻抗的控制是尤为重要的。

影响阻抗的因素：介质厚度、介电常数、铜厚、线宽、线距、阻焊厚度。一般，介质厚度、线距越大阻抗值越大；介电常数、铜厚、线宽、阻焊厚度越大阻抗值越小。