多层高速PCB设计学习笔记（四）四层板实战（上）之常见模块要求

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分类专栏： 硬件电路学习 文章标签： 学习 pcb工艺 嵌入式 嵌入式硬件
于 2023-02-07 15:57:08 首次发布
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文章详细介绍了多层高速PCB设计的学习过程，包括基本知识、设计原则、GND布线、四层板实战、阻抗控制以及关键元件如静电二极管、TVS管的使用。还探讨了模拟和数字电源的分离、SD/TF卡和SDRAM的布线要点、USB模块设计，以及内电层分割、电源布线打孔和晶振铺铜的注意事项。

系列文章目录

多层高速PCB设计学习（一）初探基本知识（附单层设计补充）

多层高速PCB设计学习笔记（二）基本设计原则及EMC分析

多层高速PCB设计学习笔记（三） GND的种类及PCB中GND布线实战

多层高速PCB设计学习笔记（四）四层板实战（上）之常见模块要求

多层高速PCB设计学习笔记（五）四层板实战（下）之阻抗控制计算（SI9000）

文章目录

以立创的梁山派联合凡亿教育的培训视频总结

常见要点

防静电（静电二极管）

在这里插入图片描述
原理图中BDFN2C051V二极管是静电二极管，当电压高于一定值就会导通，把静电放掉。瞬态电压抑制器，阻抗会在高脉冲时变小，从而把静电的能量导入到GND。

在这里插入图片描述
上图为该二极管数据手册中的钳制电压与峰值脉冲电流的关系，可以看到钳制电压大概在6v。当电压超过6v时，就会通过低阻抗来使得能量放掉。

TVS管

在这里插入图片描述
D5和D6是SMBJ3.3A二极管，在电路中和其他元件是并联关系，SMBJ二极管是瞬态二极管简称TVS，当TVS 二极管的两极受到反向瞬态高能量冲击（所以这里要反接）时，它能以10的负12次方秒量级的速度，将其两极间的高阻抗变为低阻抗，吸收高达数千瓦的浪涌功率，使两极间的电压箝位

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多层高速PCB设计学习笔记（五）四层板实战（下）之阻抗控制计算（SI9000）
贾saisai的博客
02-07 5677
计算阻抗条件：板厚、层数、基板材料、表面工艺、阻抗值、阻抗公差、铜厚。 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
多层高速PCB设计学习笔记（二）基本设计原则及ESD、EMC分析
贾saisai的博客
11-04 2526
之前学习了多层板的基本层叠结构以及一些布局布线的规则，继续学习PCB的设计原则。
电设常用模块原理图、PCB图
05-08
包含电子设计竞赛中常用模块的原理图和PCB图，包括AD835、AD8021、LMH657、THS300、VCA824等，可直接用于制作PCB。
[画板]4层PCB设计说明
ic2121的博客
05-19 5188
最常用的也是最好的层叠设计是第一种，当然也有其他的层叠方式，比方说有时仅仅是因为走线不通而采用4层都是作为信号走线层，然后对顶面及地面进行铺铜处理的设计方式。常见得多层PCB有4层、6层及、8层等等，这里说一下常用得4层PCB的设计流程与层叠设计要求，与普通的PCB设计开始一样，所有PCB设计都是要先进行原理图的绘制及网络表的添加与导入，并且，往往4层PCB中的电路系统中高频信号线、差分信号线可能会高于一般普通双面PCB的电路系统要多，这样在原理图设计时就需要针对性的提前添加差分或者时高频信号标识。
四层板电源层分割技巧
jiepei_PCB的博客
04-24 899
电源类型隔离要求典型处理方式数字电源普通间距0.3mm添加磁珠滤波模拟电源加强隔离1mm以上开槽+独立地回路射频电源必须物理隔离采用独立电源层.电源层就像PCB的"电力高速公路"，合理分割能让电流畅通无阻，设计不当则会造成"交通堵塞"（压降）和"信号串扰"（噪声）。每1A电流需要至少0.5mm线宽（1oz铜厚）大电流路径（如3A以上）建议采用实心铜区域。内层1（分割电源层） ← 重点设计层。出现"电力孤岛"（无连接的区域）使用锐角分割（会导致电流堆积）外围电压（如5V）沿边缘布置。
PCB高速板学习（一）
jinnnmn的博客
08-21 2590
随着学习的深入，低速pcb设计，从布局到拉线愈发熟练，我开始步入到高速pcb设计，我打算以此来记录我的学习经历以及分享一些我所学习到的比较有用的知识。
高速板开源工程的学习（一）
honeyball的博客
07-27 544
泰山派NAS-原理图和PCB设计经验分享-塞塞哇 (saisaiwa.com)BGA扇出的时候千万小心，导线到焊盘的距离大于0.1MM,千万小心，不然会寄寄的，这个在设计规则里面可以设置：这种就容易造成阻焊开窗的误判，是很不规范的：这个等长参数画出来的等长线很漂亮：正面的BGA扇出孔打到背面之后，注意这是一个通孔，会直接打到背面滤波电容的焊盘上，盘中孔会将滤波电容的表面焊盘电镀上铜避免露着一个孔，但是这个通孔仍然是顶层和底层相连的，跟通孔的效果一样,顶层的BGA仍然可以和底层的滤波电容相连接，塞的树脂没有将
多层高速PCB设计学习笔记（三） GND的种类及PCB中GND布线实战
贾saisai的博客
11-07 1万+
之前了解了一些模块的接口和含义，现在处理一个复杂的PCB中GND的问题。
多层高速PCB设计学习（一）初探基本知识（附单层设计补充）
贾saisai的博客
11-03 4738
简单学会两层板的设计方法，想学习四层板以及多层板的设计方法，立创EDA上有开源的四层板的四旋翼飞机的主板，所以之后实践模仿设计一个小四旋翼飞机。
PCB模块化设计-DCDC电源模块
weixin_63005522的博客
12-09 2607
根据电流参数进行DCDC主干道及反馈的布线优先按照芯片手册示列进行布置特别注意地的处理，尽量保持单点接地，于IC下方回流至地，避免开关噪声沿地平面传播电源输入/输出路径布线采用铺铜处理，铺铜宽度必须满足电源电流大小。输入/输出路径尽量少打孔换层打孔换层的位置须考虑滤波器件位置，输入应打孔在滤波器件之前，输出在滤波器件之后。铺铜处铜皮与焊盘连接使用十字连接，减少焊接不良现象。电流特别大可使用全连接处理，或者使用十字连接后对十字处进行铜皮补强处理，以满足通流能力。
四层板设计指南及设计实例
07-05
本教程将详细的讲解Protel 99SE的四层板的设计过程，以及在其中的内电层分割的用法。
PCB技术中的4层板到12层板层叠设计案例
10-16
四层板的层叠方案    层叠建议：优选方案一（见图1）。    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，常常考虑电源在布线层S2中实现，BOTTOM层为地平面，进而构成屏蔽腔体。 图1四层板的层叠方案 六层板的层叠方案   层叠建议：优选方案三，可用方案一，备用方案二、四（见图2）。 图2六层板的层叠方案    对于六层板，优先考虑方案
设计四层PCB电路板时，叠层一般怎样设计呢？
07-14
本文主要讲了设计四层板时可能用到的3个方案，下面一起来学习一下
硬件电路 ------ PCB四层板设计
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weixin_45543901的博客
08-31 2万+
四层板设计需要注意电源层和信号层的区别，信号层是正片输出，电源层是负片输出，即信号层上画线实际上加工出来的这条线是一条铜线，而在电源层上画线实际加工出来这条线没有铜，即电源层上画线就相当于把铜扣掉，而信号层上画线就是画一个铜线。（3）pullpack：内电层内缩量，在设计时候遵循20H原则的时候，电源层比参考层内缩40~80mil即可，便是设置此参数；方案三：适用于元器件以插件为主的PCB，常用于电源在布线层S2中实现，BOTTOM层为地平面，进而构成屏蔽腔体。方案一：常见的四层PCB的主选层设置方案。
ad19四层板实例教程_Altium Designer 18/19 4 层 stm32 主板实战教程
weixin_42113456的博客
12-31 3992
一、Altium Designer 18/19 4 层 stm32 主板课程详情本次课程主要针对基础薄弱，专业技能掌握不熟练的在校生、应届毕业生、初入职场就业者、初中级设计工程师等电子技术专业相关人群的一款视频教程，主要讲解的是 AltiumDesigner 18/19 4 层 stm32 主板电子设计全流程实战视频，帮助学员系统的认识学习高速 PCB 设计。二．课程目录第1 部分、项目总体介绍...
关于PCB高频4层板的一些注意事项-自我
Fox_Hardware的博客
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拿到图纸先查看*.swp文件的规格 –> 高度，长度，宽度，板厚 1，  将需求板款Copy到*.pcb, 再一次确认板子边框，确认无误后将边缘线的印丝层转为keyout层。（ps：需注意文件的印丝层是否正确） 2，  比对原理图与PCB，看是否需要添加或减少相应的器件，如果添加或减少应加上缺失或增多的器件，并且对应相应的位号，一般以pcb位号为准。 3，  安排好天线模块位置，做好相应屏
嘉立创PCB4层板
a_black_的博客
09-01 8953
阻抗：并不是单纯的电阻， 日常用的器件并不是理想器件 而会产生 寄生电容 寄生电感 寄生电阻等参数 对电流起阻碍作用。为什么要做阻抗匹配： 当信号 经过阻抗不连续的区域时 会发生信号反射对于高速信号而言 这些反射很有可能造成 时序错误 从而导致通讯失败比如两条或多条 需要共同工作的信号线 如果传输信号很快 同时传输线 之间 阻抗差距比较大 ，一条线阻碍比较小 信号完整平稳的通过；一条线阻碍比较大，信号存在较大的抖动 就会导致信号混乱时序错误。
PCB 叠层（四层板）
luolt42的博客
02-18 7268
如此看来，图1中的叠层结构性能不如图2的层叠结构，因为其信号层与参考层之间的绝缘层厚度更大，所以信号层和参考层的耦合度更低。通常，可以通过布置靠近IC的去耦电容来解决瞬间电源问题，但是如果需要电源频率过高，高于去耦电容自身的谐振频率，那么电容将变成一颗电感，而失去存储电能的作用。所以，信号回流可以通过相邻的参考层，从而减小信号回路面积，减小信号路径的电感。最后，图6和7的叠层结构中，高速信号可以换层，因为信号的参考有完整的参考地平面（两边都有），地平面间摆放的过孔提过良好的连通性，从而减小回流路径的阻抗。
四层PCB常用叠层讨论
forland_fw的博客
04-26 2万+
引言：关于多层板叠层结构的讨论多不胜数，许多板厂也有相关的培训，然而大多资料仅是推荐叠层结构，却对其深层的原理少有讨论。本篇文章主要素材来自AAC(ALL ABOUT CIRCUITS)的两篇文章，这里将较为深入的讨论一下四层板的叠层结构和覆铜问题。主要回答两个问题： 1.四层板的主要叠层结构和适用场景？ 2.四层板top和bottom层是否需要覆铜？ 名词解释 叠层（叠层结构）：PCB中铜皮层和绝缘层的排列顺序，包括厚度（比如绝缘材料的厚度，铜皮的厚度）； 芯板：PCB的骨架，双面覆铜的板子，通常指可.
kicad四层板设计笔记
最新发布
07-12
<think>嗯，用户需要关于KiCAD四层PCB设计的具体指南，包括布局布线和电源层设置等关键内容。从引用材料看，用户提供的参考信息虽然涉及KiCAD与FreeCAD的协作、PCB设计技巧等，但核心需求是四层板的设计流程。 用户可能是电子工程师或硬件设计学习者，正在尝试进阶的多层板设计。四层板相比双层板增加了电源和地层管理复杂度，用户需要避免常见错误（如层叠结构不合理导致EMI问题）。从引用[3]提到的"高速设计规则"推断，用户可能涉及高速电路，需要关注阻抗控制和信号完整性。 准备分四个部分构建回答：层叠规划是基础，必须明确各层功能；布局阶段需注意电源分区和敏感信号隔离；布线要分层处理高频/低速信号；最后通过DRC和3D检查规避生产问题。每个环节都会结合KiCAD操作细节，比如如何在层叠管理器中设置正片负片，如何用Route命令优化关键路径。 用户可能没明说但隐含的需求：如何验证设计（引用[2]提到FreeCAD协作可补充说明）；量产前的检查清单（引用[1]强调图层管理的重要性）。因此会在"设计验证"部分强调跨软件检查和Gerber输出要点。 相关问题设计成阶梯式：从基础操作（问题1）到进阶优化（问题4），覆盖用户可能遇到的后续疑问。特别加入问题5的散热设计，因为四层板散热常被忽视但影响可靠性。</think>以下是KiCAD四层PCB设计的核心要点及操作指南，结合高速电路设计原则和工程实践整理： --- ### 一、层叠结构规划（关键基础） **推荐配置**（自上而下）： ``` 1. 顶层信号层（Top Layer） 2. 内部电源层（Power Plane） *负片设计* 3. 内部地层（GND Plane） *负片设计* 4. 底层信号层（Bottom Layer） ``` **KiCAD设置步骤**： 1. 打开PCB设计 → 按`Ctrl+Shift+L`调出层叠管理器 2. 添加层：右键选择"Add Copper Layer" → 设置层类型为**Internal Plane** 3. 分配网络： - 电源层关联`VCC`网络（支持多电压分割） - 地层关联`GND`网络 4. 设置负片属性：勾选`Negative plot`[^3] > **设计原则**：信号层与相邻平面层间距≤0.2mm（如FR4板材），电源/地层间距可放宽至0.4mm以降低电容效应[^1] --- ### 二、布局策略 1. **电源分区**（关键！） - 使用`板边切割工具`分割电源层（如3.3V/5V区域） ```mermaid graph LR A[电源输入区] --> B{电源分割} B --> C[3.3V区域] B --> D[5V区域] B --> E[1.8V区域] ``` 2. **敏感器件优先定位**： - 晶振：距MCU<10mm，下方铺地屏蔽 - 高速IC：电源引脚就近放置去耦电容（0.1μF+10μF组合） --- ### 三、布线规范 | 信号类型 | 布线层 | 特殊要求 | |----------------|---------------|---------------------------| | 高速差分对 | 顶层/底层 | 长度匹配±0.1mm[^3] | | 时钟信号 | 相邻地层 | 包地处理（GND Guard） | | 电源输入 | 直连电源层 | 线宽≥40mil（1A电流） | | 普通IO | 任意层 | 避免跨越电源分割槽 | **操作技巧**： 1. 差分对布线：选择网络 → 右键`创建差分对` → 使用`交互式差分对布线器`（快捷键`W`） 2. 过孔优化：高速信号换层时添加接地过孔（间距<λ/20） --- ### 四、电源完整性设计 1. **去耦电容布局**： ```plaintext [IC]--(≤2mm)--[0.1μF陶瓷电容]--(≤3mm)--[10μF钽电容] ↳ 接地引脚直接连接地层 ``` 2. **电源层分割规则**： - 不同电压区域间隙≥40mil - 关键电源（如DDR供电）采用星型拓扑 --- ### 五、设计验证 1. **DRC检查**： - 设置电源层安全间距：`设计规则` → `网络类` → 设置电源网络间距≥30mil - 检查未连接区域：运行`工具` → `检查设计规则` 2. **3D模型检查**： - 按`Alt+3`查看3D视图 → 旋转检查元件碰撞 - 导出STEP文件与机械外壳验证（引用[2]方法） --- ### 六、生产输出 1. Gerber文件生成： ```markdown 文件 → 绘图 → 添加层： - F.Cu/B.Cu (信号层) - In1.Cu/In2.Cu (电源/地层) - Edge.Cuts (板框) - 勾选"排除负片层中的非连接区域" ``` 2. 阻抗控制：在层叠管理器输入板材参数（Er值/厚度），KiCAD自动计算线宽[^1] > **避坑提示**：四层板常见错误——电源层未完全覆盖元件供电引脚，导致电压跌落。使用`显示未连接项`工具（快捷键`Ctrl+U`）复查。
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