PCB叠层设计层的排布原则和常用层叠结构.docx

【Word版本下载可任意编辑】 PAGE 1 - / NUMPAGES 1 PCB叠层设计层的排布原则和常用层叠结构 在设计多层PCB电路板之前，设计者需要首先根据电路的规模、电路板的尺寸和电磁兼容（EMC）的要求来确定所采用的电路板构造，也就是决定采用4层，6层，还是更多层数的电路板。确定层数之后，再确定内电层的放置位置以及如何在这些层上分布不同的信号。这就是多层PCB层叠构造的选择问题。 层叠构造是影响PCB板EMC性能的一个重要因素，也是抑制电磁干扰的一个重要手段。本文介绍多层PCB板层叠构造的相关内容。  对于电源、地的层数以及信号层数确定后，它们之间的相对排布位置是每一个PCB工程师都不能回避的话题；  层的排布一般原则：  1、确定多层PCB板的层叠构造需要考虑较多的因素。从布线方面来说，层数越多越利于布线，但是制板成本和难度也会随之增加。对于生产厂家来说，层叠构造对称与否是PCB板制造时需要关注的焦点，所以层数的选择需要考虑各方面的需求，以到达的平衡。对于有经验的设计人员来说，在完成元器件的预布局后，会对PCB的布线瓶颈处开展重点分析。结合其他EDA工具分析电路板的布线密度；再综合有特殊布线要求的信号线如差分线、敏感信号线等的数量和种类来确定信号层的层数；然后根据电源的种类、隔离和抗干扰的要求来确定内电层的数目。这样，整个电路板的板层数目就基本确定了。  2、元件面下面（第二层）为地平面，提供器件屏蔽层以及为顶层布线提供参考平面；敏感信号层应该与一个内电层相邻（内部电源/地层），利用内电层的大铜膜来为信号层提供屏蔽。电路中的高速信号传输层应该是信号中间层，并且夹在两个内电层之间。这样两个内电层的铜膜可以为高速信号传输提供电磁屏蔽，同时也能有效地将高速信号的辐射限制在两个内电层之间，不对外造成干扰。  3、所有信号层尽可能与地平面相邻；  4、尽量防止两信号层直接相邻；相邻的信号层之间容易引入串扰，从而导致电路功能失效。在两信号层之间参加地平面可以有效地防止串扰。  5、主电源尽可能与其对应地相邻；  6、兼顾层压构造对称。  7、对于母板的层排布，现有母板很难控制平行长距离布线，对于板级工作频率在50MHZ以上的（50MHZ以下的情况可参照，适当放宽），建议排布原则：  元件面、焊接面为完整的地平面（屏蔽）；  无相邻平行布线层；  所有信号层尽可能与地平面相邻；  关键信号与地层相邻，不跨分割区。  注：具体PCB的层的设置时，要对以上原则开展灵活掌握，在领会以上原则的根底上，根据实际单板的需求，如：是否需要一关键布线层、电源、地平面的分割情况等，确定层的排布，切忌生搬硬套，或抠住一点不放。  8、多个接地的内电层可以有效地降低接地阻抗。例如，A信号层和B信号层采用各自单独的地平面，可以有效地降低共模干扰。  常用的层叠构造：  4层板  下面通过 4 层板的例子来说明如何优选各种层叠构造的排列组合方式。  对于常用的 4 层板来说，有以下几种层叠方式（从顶层到底层）。  （1）Siganl_1（Top），GND（Inner_1），POWER（Inner_2），Siganl_2（Bottom）。  （2）Siganl_1（Top），POWER（Inner_1），GND（Inner_2），Siganl_2（Bottom）。  （3）POWER（Top），Siganl_1（Inner_1），GND（Inner_2），Siganl_2（Bottom）。  显然，方案 3 电源层和地层缺乏有效的耦合，不应该被采用。  那么方案 1 和方案 2 应该如何开展选择呢？  一般情况下，设计人员都会选择方案 1 作为 4层板的构造。选择的原因并非方案 2 不可被采用，而是一般的 PCB 板都只在顶层放置元器件，所以采用方案 1 较为妥当。  但是当在顶层和底层都需要放置元器件，而且内部电源层和地层之间的介质厚度较大，耦合不佳时，就需要考虑哪一层布置的信号线较少。对于方案 1而言，底层的信号线较少，可以采用大面积的铜膜来与 POWER 层耦合；反之，如果元器件主要布置在底层，则应该选用方案 2 来制板。  如果采用层叠构造，那么电源层和地线层本身就已经耦合，考虑对称性的要求，一般采用方案 1。  6层板  在完成 4 层板的层叠构造分析后，下面通过一个 6 层板组合方式的例子来说明 6 层板层叠构造的排列组合方式和优选方法。  （1）Siganl_1（Top），GN