Allegro学习笔记5，层叠

### Allegro层叠详解 #### 一、层叠的基本概念 在电子设计自动化（EDA）领域，Allegro是一款广泛使用的PCB设计软件，尤其在复杂电路板设计方面表现出色。随着电路复杂度的增加，单层或双层PCB往往无法满足设计需求，因此多层PCB的应用变得越来越普遍。多层PCB通过增加内部的信号层、电源层和接地层来提高电路性能，并解决诸如电磁干扰（EMI）、信号完整性等问题。 #### 二、层叠的优势 多层PCB的主要优势包括： 1. **改善信号完整性**：通过合理布置接地层和电源层，可以有效减少信号反射和串扰，提高信号质量。 2. **增强电磁兼容性（EMC）**：利用层叠结构中的镜像平面等技术，可以减少EMI/EMC问题，提高系统的整体稳定性。 3. **简化布线过程**：多层设计提供了更多的布线空间，使复杂电路的布线变得更加容易。 4. **提高散热效率**：增加的内层可以作为热沉，帮助热量分散，改善散热性能。 #### 三、EMI/EMC设计要点 针对EMI/EMC问题，Allegro提供了多种策略和技术，其中最重要的是“磁通量消除”和“磁通量最小化”。 - **磁通量消除**：通过使用镜像平面来减少射频电流的影响，使得射频电流与其电流源紧密耦合，避免额外寻找回路路径。 - **磁通量最小化**：确保信号回路与信号路径并行且接近，以此减少磁通量，降低辐射干扰。 #### 四、层叠设计原则 合理的层叠设计对于实现上述优势至关重要，具体包括以下几个原则： 1. **元件面与焊接面为完整的地平面**：用于屏蔽干扰。 2. **避免相邻信号层**：减少信号间的串扰。 3. **信号层与地平面相邻**：提高信号完整性。 4. **关键信号与地层相邻**：避免跨越分割区域，减少信号干扰。 #### 五、不同层数的PCB设计方案 根据PCB的层数不同，常见的设计方案有： 1. **4层板**： - **方案1**：元件面下设地平面，关键信号优先在顶层布线，芯板不宜过厚以降低电源、地平面的分布阻抗。 - **方案2**：电源、地平面距离较远，导致阻抗过高；信号阻抗不连续。 - **方案3**：适用于关键信号在底层布线的情况。 2. **6层板**： - **方案3**：通过增加一个内电层来优化方案1和方案2，每个信号层都与内电层直接相邻，提高信号隔离性和EMC性能。 3. **8层及以上板**： - **8层板方案1**：虽然信号层较多，有利于布线，但电源层和地线层分隔较远，信号隔离性较差。 - 随着层数的增加（如10层板、12层板），可以通过增加更多信号层和内电层来进一步优化信号质量和EMC性能。 #### 六、Allegro层叠设置 在Allegro中，可以通过以下步骤进行层叠结构的编辑和定义： 1. **通过“Setup—>CrossSection”进入层叠设置界面**。 2. **通过“Setup—>Subclasses—>Etch”进行更细致的设置**。 3. **调整Physical Thickness**：通过Sum按钮计算出PCB的整体厚度。 4. **选择材料类型**：根据需要选择不同的材料。 5. **指定层类型**：包括信号层（Conductor）、电介质层（Dielectric）和地层/电源层（Plane）。 通过以上步骤，可以精细地控制PCB的层叠结构，实现最佳的设计效果。