pcb叠层参考

名词定义：SIG：信号层；GND：地层；PWR：电源层；
电路板的叠层安排是对PCB的整个系统设计的基础。

叠层设计如有缺
陷，将最终影响到整机的EMC性能。

总的来说叠层设计主要要遵从两个规矩:
1. 每个走线层都必须有一个邻近的参考层(电源或地层);
2. 邻近的主电源层和地层要保持最小间距,以提供较大的耦合电容;
下面列出从两层板到十层板的叠层：
2.1 单面板和双面板的叠层；
对于两层板来说，由于板层数量少，已经不存在叠层的问题。

控制EMI辐射主要从布线和布局来考虑；单层板和双层板的电磁兼容问题越来越突出。

造成这种现象的主要原因就是因是信号回路面积过大，不仅产生了较强的电磁辐射，而且使电路对外界干扰敏感。

要改善线路的电磁兼容性，最简单的方法是减小关键信号的回路面积。

关键信号：从电磁兼容的角度考虑，关键信号主要指产生较强辐射的信号和对外界敏感的信号。

能够产生较强辐射的信号一般是周期性信号，如时钟或地址的低位信号。

对干扰敏感的信号是指那些电平较低
的模拟信号。

单、双层板通常使用在低于10KHz的低频模拟设计中:
1 在同一层的电源走线以辐射状走线，并最小化线的长度总和；
2 走电源、地线时，相互靠近；在关键信号线边上布一条地线，这条地线应尽量靠近信号线。

这样就形成了较小的回路面积，减小差模辐射对外界干扰的敏感度。

当信号线的旁边加一条地线后，就形成了一个面积最小的回路，信号电流肯定会取道这个回路，而不是其它地线
路径。

3 如果是双层线路板，可以在线路板的另一面，紧靠近信号线的下面，沿着信号线布一条地线，一线尽量宽些。

这样形成的回路面积等于线
路板的厚度乘以信号线的长度。

2.2 四层板的叠层；
推荐叠层方式：
2.2.1 SIG－GND(PWR)－PWR (GND)－SIG；
2.2.2 GND－SIG(PWR)－SIG(PWR)－GND；
对于以上两种叠层设计，潜在的问题是对于传统的1.6mm（62mil）板厚。

层间距将会变得很大，不仅不利于控制阻抗，层间耦合及屏蔽；特别是电源地层之间间距很大，降低了板电容，不利于滤除噪声。

对于第一种方案，通常应用于板上芯片较多的情况。

这种方案可得到较好的SI性能，对于EMI性能来说并不是很好，主要要通过走线及其他细节来控制。

主要注意：地层放在信号最密集的信号层的相连层，有利于吸收和抑制辐射；增大板面积，体现20H规则。

对于第二种方案，通常应用于板上芯片密度足够低和芯片周围有足够面积(放置所要求的电源覆铜层)的场合。

此种方案PCB的外层均为地层，中间两层均为信号/电源层。

信号层上的电源用宽线走线，这可使电源电流的路径阻抗低，且信号微带路径的阻抗也低，也可通过外层地屏蔽内层信号辐射。

从EMI控制的角度看，这是现有的最佳4层PCB结构。

主要注意：中间两层信号、电源混合层间距要拉开，走线方向垂直，避免出现串扰；适当控制板面积，体现20H规则；如果要控制走线阻抗，上述方案要非常小心地将走线布置在电源和接地铺铜岛的下边。

另外，电源或地层上的铺铜之间应尽可能地互连在一起，
以确保DC和低频的连接性。

2.3 六层板的叠层；
对于芯片密度较大、时钟频率较高的设计应考虑6层板的设计
推荐叠层方式：
2.3.1 SIG－GND－SIG－PWR－GND－SIG；
对于这种方案，这种叠层方案可得到较好的信号完整性，信号层与接地层相邻，电源层和接地层配对，每个走线层的阻抗都可较好控制，且两个地层都是能良好的吸收磁力线。

并且在电源、地层完整的情况下能为每个信号层都提供较好的回流路径。

2.3.2 GND－SIG－GND－PWR－SIG －GND；
对于这种方案，该种方案只适用于器件密度不是很高的情况，这种叠层具有上面叠层的所有优点，并且这样顶层和底层的地平面比较完整，能作为一个较好的屏蔽层来使用。

需要注意的是电源层要靠近非主元件面的那一层，因为底层的平面会更完整。

因此，EMI性能要比第一
种方案好。

小结：对于六层板的方案,电源层与地层之间的间距应尽量减小，以获得好的电源、地耦合。

但62mil的板厚,层间距虽然得到减小,还是不容易把主电源与地层之间的间距控制得很小。

对比第一种方案与第二种方案，第二种方案成本要大大增加。

因此，我们叠层时通常选择第一种方案。

设计时，遵循20H规则和镜像层规则设计
2.4 八层板的叠层；无需注册
八层板通常使用下面三种叠层方式
2.4.1 由于差的电磁吸收能力和大的电源阻抗导致这种不是一种好
的叠层方式。

它的结构如下：
1 Signal 1 元件面、微带走线层
2 Signal 2 内部微带走线层，较好的走线层（X方向）
3 Ground
4 Signal 3 带状线走线层，较好的走线层（Y方向）
5 Signal 4 带状线走线层
6 Power
7 Signal 5 内部微带走线层
8 Signal 6 微带走线层
2.4.2 是第三种叠层方式的变种，由于增加了参考层，具有较好的
EMI性能，各信号层的特性阻抗可以很好的控制
1 Signal 1 元件面、微带走线层，好的走线层
2 Ground 地层，较好的电磁波吸收能力
3 Signal 2 带状线走线层，好的走线层
4 Power 电源层，与下面的地层构成优秀的电磁吸收
5 Ground 地层
6 Signal 3 带状线走线层，好的走线层
7 Power 地层，具有较大的电源阻抗
8 Signal 4 微带走线层，好的走线层
2.4.3 最佳叠层方式，由于多层地参考平面的使用具有非常好的地磁
吸收能力。

1 Signal 1 元件面、微带走线层，好的走线层
2 Ground 地层，较好的电磁波吸收能力
3 Signal 2 带状线走线层，好的走线层高速下载
4 Power 电源层，与下面的地层构成优秀的电磁吸收
5 Ground 地层
6 Signal 3 带状线走线层，好的走线层
7 Ground 地层，较好的电磁波吸收能力
8 Signal 4 微带走线层，好的走线层
2.5 小结
对于如何选择设计用几层板和用什么方式的叠层，要根据板上信号网络的数量，器件密度，PIN密度，信号的频率，板的大小等许多因素。

对于这些因素我们要综合考虑。

对于信号网络的数量越多，器件密度越大，PIN密度越大，信号的频率越高的设计应尽量采用多层板设计。

为得到好的EMI性能最好保证每个信号层都有自己的参考层。

pcb叠层参考：
2层 S1和地，S2和电源
4层 S1，地，电源，S2
6层 S1，S2，地，电源，S3，S4
6层 S1，地，S2，S3，电源，S4
6层 S1，电源，地，S2，地，S3
8层 S1，S2，地，S3，S4，电源，S5，S6
8层 S1，地，S2，地，电源，S3，地，S4
10层 S1，地，S2，S3，地，电源，S4，S5，地，S6 10层 S1，S2，电源，地，S3，S4，地，电源，S5，S6。