第 1 阶段 · 铜层用途概念课 · 重点理解

1-07 Signal Layer(信号层)、GND Plane(地平面)与 Power Plane(电源平面)

区分铜层位置与主要用途,认清信号连接、接地铜和电源分配铜。

学习本课前,你需要知道

如果还不熟悉,可以先回看对应基础课。

上一课知道了加层可以增加安排空间。这一课只解决:这些都是铜,为什么有的层主要走信号,有的层主要接地或分配电源?

快速理解 · 先数位置,不急着背名称

下图延续前面的截面模型。L(Layer,层) 后的数字按从上到下排列;位置编号本身没有规定这一层必须做什么。

四个位置,可以承担不同用途
示例四层板截面;位置编号不等于用途。切换按钮查看信号、地和电源所处位置。 先看位置,再读下方三种用途 信号连接L1地网络的大面积铜L2电源分配的大面积铜L3信号连接L4

从上到下有四层铜。先不要凭位置猜用途;读完下方解释,再回来切换并自己指出对应层。

原创局部截面,不按比例。铜段表示剖面切到的铜;淡化只是显示筛选,不是移除实际铜。此例的用途分配不是所有四层板的固定答案。

信号层 · 把需要相连的端点连起来

Signal Layer(信号层) 主要通过铜走线,把不同器件之间属于同一网络、需要相连的端点接起来。多个不同网络可以各走各的线,但不能因此把它们直接接在一起。

在这个例子中,第 1、4 铜层主要承担信号连接。它们的材料仍是铜,“信号”描述的是这些铜连接的用途。

地平面 · 一大片属于地网络的铜

前面认识过 GND(Ground,地)。GND Plane(地平面) 就是大面积的接地铜区域,为需要连接到地的部分提供实际铜连接。

本例把这种用途安排在第 2 铜层。面积大并不表示它可以随意连接其他网络;只在需要接地的位置按设计连接。

电源平面 · 一大片用于分配电源的铜

Power Plane(电源平面) 把电源分配到需要供电的器件。它与地平面都可以表现为大面积铜,但所属网络及工作用途不同。

如果同一铜层安排多个电源网络,要用彼此隔离的铜区域分别承载它们。不同电源不能为了“铺满铜”就合成一片;本例只画一个电源网络。

位置回答“在第几层”;用途回答“铜主要用来连接什么”。
同样是大面积铜,要看它属于地网络,还是某个电源网络。

为什么?深入理解 · 材料相同,为什么用途不同

铜本身并不知道自己叫信号、地还是电源。设计规定了它的形状以及接到哪些端点,才让它承担相应的连接任务。

信号连接常需要许多相互隔开的路径;地与电源则常需要把同一网络分配到多个位置,大面积铜是可采用的组织方式。它们的区别不是软件显示颜色,更不是三种不同金属。

这些名称描述主要用途,并不禁止信号层上还有接地铜或电源走线。认识用途,不能替代核对真实网络。

这个四层例子,不是通用模板

Layer Stackup(层叠) 要结合项目要求决定。本例为方便区分,采用“信号—地—电源—信号”;其他四层板可以有不同分工。

本课只让你看懂名字与用途。具体如何选择层的位置、材料和间隔,后面的层叠课程再学。

以后做 Layout 有什么用 · 同时核对位置和网络

Layout(布局布线) 时,不能只说“放到第二层就对了”。要进一步确认:这个项目的第二层实际承担什么用途,正在处理的铜属于哪个网络。

在 PCB 工厂里:PCB(Printed Circuit Board,印制电路板) 的每层铜仍要按图形制造。“地层”或“电源层”的名称不是自动纠错指令;输出的铜若接错网络,名字写对也不能修复连接。

后续软件实操会教怎样查看层与网络信息,本课不使用尚未验证的菜单。现在先建立检查顺序:位置 → 主要用途 → 铜实际属于哪个网络。

本课记住五件事

  • 铜层的位置编号和功能名称是两种信息。
  • 信号层主要用铜走线实现需要的信号连接。
  • 地平面是属于地网络的大面积铜区域。
  • 电源平面用于电源分配,不同电源网络仍要隔离。
  • 四层板没有适用于所有项目的唯一分工。

回到图中切换三种用途,试着自己指出对应位置,并说出地与电源为什么不能只凭面积来区分。下一课再看:软件里的其他“层”,是否也都是铜?

来源与教学边界

【基础补充】图示与讲解为原创。铜层与铜区域的用途参考板厂铜层说明;电源和地铜区域的基本区分参考设计软件厂商关于电源及地平面的说明。只采用名称与用途层面的信息,不采用其中的高级设计规则或固定结构建议。

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基础PCB设计与布线基础技术未学习
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02PCB 连接未学习
03层叠未学习
04阻抗未学习
05Allegro未学习
06封装未学习
07布局未学习
08布线未学习
09高速未学习
  • 9-15Allegro 17.4高速实操:从约束到布线、调整与检查待开放
  • 9-16Stage 9综合练习:为一版高速Layout作出有依据的判断待开放
10DFM待开放

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11项目实战待开放

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