PCB知识07 地层与电源层
目录
一、正片（Positive Plane）和负片（Negative Plane）概念
二、正片和负片的优缺点
1、正片层设计（常见于电源层或地层）
优点：
缺点：
2、负片层设计（常见于地层或特定电源层）
优点：
缺点：
3、适用场合
4、总结
二、负片模式
三、正片模式
无论是负片还是正片模式，最好前期就把元器件放的位置规划好，例如下图
在四层板设计中，电源层和地层是至关重要的，它们直接影响信号完整性、噪声抑制和电源管理等因素。关于使用正片（Positive Plane）和负片（Negative Plane）来设计电源层和地层，不同设计策略有不同的优缺点，适用场合也各不相同。
一、正片（Positive Plane）和负片（Negative Plane）概念
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正片（Positive Plane）：
- 电源层（或地层）是填充满整个板层的平面层，电源或地直接连接到板层的所有导电区域（没有空白区域）。
- 在正片层中，电源与地面直接用整个层面填充，通常用于电源层（如VCC）或地层（如GND）。
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负片（Negative Plane）：
- 电源层或地层是通过在特定区域内剖离或去除材料来实现的。空白区域是负片，电源或地通过带状走线和较小的填充区域连接到其他部件。
- 负片层适用于需要减少面积和降低信号干扰的设计，通常在地层设计中使用。
二、正片和负片的优缺点
1、正片层设计（常见于电源层或地层）
优点：
- 低阻抗：由于整个层面都被填充，正片设计提供较低的电源和地电阻，能够减少电源噪声，确保良好的电源稳定性。
- 较低的寄生电感：平面层能够有效降低电源线和地线的寄生电感，提高信号的完整性，尤其是在高速信号设计中非常重要。
- 较好的噪声抑制：平面层能够提供更好的噪声屏蔽效果，避免外部电磁干扰（EMI）对电路的影响。
缺点：
- 空间浪费：正片设计可能会占用较多的空间，尤其是在多电源系统中，不同电源之间需要独立的平面层，这可能会使板面积增大。
- 复杂的层间电源管理：如果有多个电源或多个地层，设计可能变得复杂，尤其是在电源电压差异较大的情况下，正片设计难以做到完全的隔离。
2、负片层设计（常见于地层或特定电源层）
优点：
- 节省空间：负片设计通过去除一些区域的铜箔材料，可以节省空间，减少不必要的电源或地的面积，适用于空间有限的应用。
- 减少寄生电容：对于高频信号来说，负片设计可以有效减少电源层和地层之间的寄生电容，这有助于减少不必要的噪声影响。
- 适用于多电源系统：当电路板需要支持多个不同电源电压时，负片设计可以通过分割不同区域来分配不同的电源和地，而不会占用整个板层的空间。
缺点：
- 电源噪声增加：由于电源层不是完全连续的，负片设计的电源和地层的阻抗相对较高，可能会导致电源噪声增大，影响系统稳定性。
- 可能引入电磁干扰：如果负片设计中的电源和地层之间没有适当的隔离，可能导致电磁干扰问题（EMI），特别是在高速设计中。
3、适用场合
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正片设计适用场合：
- 低电压高电流应用：例如，低压高电流电源（如5V/12V电源）或大功率设备。由于正片设计能够提供更低的电源阻抗和更好的电源稳定性，适合这些应用。
- 高速信号应用：在高速信号传输中，信号的质量非常重要，正片设计可以有效减少电源层的寄生电感和噪声，提高信号完整性。
- 单一电源设计：如果电路中只有一个电源，正片设计通常较为简洁且有效。
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负片设计适用场合：
- 多电源系统：如果电路需要多个不同电源电压（例如3.3V、5V、12V等），负片设计可以更灵活地为每个电源区域提供独立的电源层，并且节省板面积。
- 空间受限设计：在尺寸要求严格的设计中，负片设计能够减少板面积并使得电源和地层更具隔离性，从而避免占用过多空间。
- 高频信号设计：在一些高频信号设计中，负片设计能有效减少寄生电容，从而减少高频噪声和干扰。
4、总结
- 正片设计适合于电源稳定性要求高、需要低电源阻抗和低电感的场合，尤其是在高速信号处理和低电压高电流应用中效果较好。
- 负片设计适合于多电源系统、需要节省空间、或高频信号场合，能够提供较好的灵活性和隔离性。
具体选择正片还是负片设计，需要根据电路的电源管理需求、空间限制、噪声抑制要求以及信号完整性等方面的要求来决定。
二、负片模式
绘制切割，分别赋予每个切割部分电源属性即可，为保证满足上述要求，一般2PWR、3GND切割位置一致，且上下的电源类别一致。例如都为模拟电源、都为数字电源。
TOP、BOTTOM也根据分隔带进行敷铜。
三、正片模式
直接绘制2PWR、3GND的铺铜，最好和TOP、BOTTOM保持一致。