印刷電路板設計與佈線

電源層(power plane)

電源層是多層板的一整個銅層,專門用來承載某一個供應電壓,而不是把那組電源當成普通走線去佈。想像給一棟大樓供水的差別:每層樓用一個共用的大水庫,相對於一團各自分開的細水管:那個水庫就是平面。每顆需要該電壓的晶片,只要用一個短導孔直接往上(或往下)接到平面,從一大片低電阻的銅,而非一條又長又細的走線取得電源。

電源層幾乎總是與相鄰層的接地層成對運作。標準的四層疊構是 訊號-接地-電源-訊號,而那個接地-電源三明治做了一件微妙又寶貴的事:兩片大銅,中間隔著一薄片 FR-4,形成一個攤在整塊板上的內建電容。這個平面電容,連同平面的低電感,在晶片突然索取電流時穩住供應電壓——正是去耦電容做的工作,只是同時分佈在每一處。

為何重要:扎實的電源層給每個零件一個堅挺、安靜、壓降極小、電感極小的供應,這對於以奈秒級爆發吞電的高速數位晶片至關重要。誠實的提醒是,電源層不是免費的接地層——它參考的是不同的電壓,所以一條走在電源層(而非接地層)上方的訊號走線,得不到那麼乾淨的回流路徑。而若平面被切成數個電壓區,一條跨越分割線的走線回流電流會被打斷,造成雜訊。請規劃好訊號在何處交越,並讓電源與接地成對。

在一塊四層板上,內部的接地層與電源層在 FR-4 中相隔零點幾毫米,形成約一百皮法的分佈電容,在處理器切換、抓取電流時幫忙穩住 3.3 V。

一整層的供電——低壓降、低電感,還與接地層湊成一個免費的分佈電容。

電源層是去耦電容的補充,不是取代。平面處理較慢、板級範圍的供應需求;每顆晶片旁的小型本地電容,仍負責處理最快的電流尖峰。並且,絕不要讓敏感訊號跨越平面的分割線。

又称
power layerVcc planesupply plane電源平面供電層