1、【W(wǎng)ord版本下載可任意編輯】 PCB疊層設(shè)計層的排布原則和常用層疊結(jié)構(gòu)在設(shè)計多層PCB電路板之前，設(shè)計者需要首先根據(jù)電路的規(guī)模、電路板的尺寸和電磁兼容（EMC）的要求來確定所采用的電路板構(gòu)造，也就是決定采用4層，6層，還是更多層數(shù)的電路板。確定層數(shù)之后，再確定內(nèi)電層的放置位置以及如何在這些層上分布不同的信號。這就是多層PCB層疊構(gòu)造的選擇問題。 層疊構(gòu)造是影響PCB板EMC性能的一個重要因素，也是抑制電磁干擾的一個重要手段。本文介紹多層PCB板層疊構(gòu)造的相關(guān)內(nèi)容。 對于電源、地的層數(shù)以及信號層數(shù)確定后，它們之間的相對排布位置是每一個PCB工程師都不能回避的話題； 層的排布一般原則： 1、確定

2、多層PCB板的層疊構(gòu)造需要考慮較多的因素。從布線方面來說，層數(shù)越多越利于布線，但是制板成本和難度也會隨之增加。對于生產(chǎn)廠家來說，層疊構(gòu)造對稱與否是PCB板制造時需要關(guān)注的焦點，所以層數(shù)的選擇需要考慮各方面的需求，以到達的平衡。對于有經(jīng)驗的設(shè)計人員來說，在完成元器件的預(yù)布局后，會對PCB的布線瓶頸處開展重點分析。結(jié)合其他EDA工具分析電路板的布線密度；再綜合有特殊布線要求的信號線如差分線、敏感信號線等的數(shù)量和種類來確定信號層的層數(shù)；然后根據(jù)電源的種類、隔離和抗干擾的要求來確定內(nèi)電層的數(shù)目。這樣，整個電路板的板層數(shù)目就基本確定了。 2、元件面下面（第二層）為地平面，提供器件屏蔽層以及為頂層布線提供

3、參考平面；敏感信號層應(yīng)該與一個內(nèi)電層相鄰（內(nèi)部電源/地層），利用內(nèi)電層的大銅膜來為信號層提供屏蔽。電路中的高速信號傳輸層應(yīng)該是信號中間層，并且夾在兩個內(nèi)電層之間。這樣兩個內(nèi)電層的銅膜可以為高速信號傳輸提供電磁屏蔽，同時也能有效地將高速信號的輻射限制在兩個內(nèi)電層之間，不對外造成干擾。 3、所有信號層盡可能與地平面相鄰； 4、盡量防止兩信號層直接相鄰；相鄰的信號層之間容易引入串擾，從而導(dǎo)致電路功能失效。在兩信號層之間參加地平面可以有效地防止串擾。 5、主電源盡可能與其對應(yīng)地相鄰； 6、兼顧層壓構(gòu)造對稱。 7、對于母板的層排布，現(xiàn)有母板很難控制平行長距離布線，對于板級工作頻率在50MHZ以上的（50

4、MHZ以下的情況可參照，適當放寬），建議排布原則： 元件面、焊接面為完整的地平面（屏蔽）； 無相鄰平行布線層； 所有信號層盡可能與地平面相鄰； 關(guān)鍵信號與地層相鄰，不跨分割區(qū)。 注：具體PCB的層的設(shè)置時，要對以上原則開展靈活掌握，在領(lǐng)會以上原則的根底上，根據(jù)實際單板的需求，如：是否需要一關(guān)鍵布線層、電源、地平面的分割情況等，確定層的排布，切忌生搬硬套，或摳住一點不放。 8、多個接地的內(nèi)電層可以有效地降低接地阻抗。例如，A信號層和B信號層采用各自單獨的地平面，可以有效地降低共模干擾。 常用的層疊構(gòu)造： 4層板 下面通過 4 層板的例子來說明如何優(yōu)選各種層疊構(gòu)造的排列組合方式。 對于常用的 4

5、層板來說，有以下幾種層疊方式（從頂層到底層）。 （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）。 顯然，方案 3 電源層和地層缺乏有效的耦合，不應(yīng)該被采用。 那么方案 1 和方案 2 應(yīng)該如何開展選擇呢？ 一般情況下，設(shè)計人員都會選擇方案 1 作為 4層板的構(gòu)造。選擇的原

6、因并非方案 2 不可被采用，而是一般的 PCB 板都只在頂層放置元器件，所以采用方案 1 較為妥當。 但是當在頂層和底層都需要放置元器件，而且內(nèi)部電源層和地層之間的介質(zhì)厚度較大，耦合不佳時，就需要考慮哪一層布置的信號線較少。對于方案 1而言，底層的信號線較少，可以采用大面積的銅膜來與 POWER 層耦合；反之，如果元器件主要布置在底層，則應(yīng)該選用方案 2 來制板。 如果采用層疊構(gòu)造，那么電源層和地線層本身就已經(jīng)耦合，考慮對稱性的要求，一般采用方案 1。 6層板 在完成 4 層板的層疊構(gòu)造分析后，下面通過一個 6 層板組合方式的例子來說明 6 層板層疊構(gòu)造的排列組合方式和優(yōu)選方法。 （1）Sig

7、anl_1（Top），GND（Inner_1），Siganl_2（Inner_2），Siganl_3（Inner_3），POWER（Inner_4），Siganl_4（Bottom）。 方案 1 采用了 4 層信號層和 2 層內(nèi)部電源/接地層，具有較多的信號層，有利于元器件之間的布線工作，但是該方案的缺陷也較為明顯，表現(xiàn)為以下兩方面： 電源層和地線層分隔較遠，沒有充分耦合。 信號層 Siganl_2（Inner_2）和 Siganl_3（Inner_3）直接相鄰，信號隔離性不好，容易發(fā)生串擾。 （2）Siganl_1（Top），Siganl_2（Inner_1），POWER（Inner_2），

8、GND（Inner_3），Siganl_3（Inner_4），Siganl_4（Bottom）。 方案 2 相對于方案 1，電源層和地線層有了充分的耦合，比方案 1 有一定的優(yōu)勢，但是 Siganl_1（Top）和 Siganl_2（Inner_1）以及 Siganl_3（Inner_4）和 Siganl_4（Bottom）信號層直接相鄰，信號隔離不好，容易發(fā)生串擾的問題并沒有得到解決。 （3）Siganl_1（Top），GND（Inner_1），Siganl_2（Inner_2），POWER（Inner_3），GND（Inner_4），Siganl_3（Bottom）。 相對于方案 1 和方

9、案 2，方案 3 減少了一個信號層，多了一個內(nèi)電層，雖然可供布線的層面減少了，但是該方案解決了方案 1 和方案 2 共有的缺陷。 電源層和地線層嚴密耦合。 每個信號層都與內(nèi)電層直接相鄰，與其他信號層均有有效的隔離，不易發(fā)生串擾。 Siganl_2（Inner_2）和兩個內(nèi)電層 GND（Inner_1）和 POWER（Inner_3）相鄰，可以用來傳輸高速信號。兩個內(nèi)電層可以有效地屏蔽外界對 Siganl_2（Inner_2）層的干擾和Siganl_2（Inner_2）對外界的干擾。 綜合各個方面，方案 3 顯然是化的一種，同時，方案 3 也是 6 層板常用的層疊構(gòu)造。通過對以上兩個例子的分析，相信讀者已經(jīng)對層疊構(gòu)造有了一定的認識，但是在有些時候，某一個方案并不能滿足所有的要求，這就需要考慮各項設(shè)計原則的優(yōu)先級問題。遺憾的是由于電路板的板層設(shè)計和實際電路的特點密切相關(guān)，不同電路的抗干擾性能和設(shè)計側(cè)重點各有所不同，所以事實上這些原則并沒有確定的優(yōu)先級可供參考。但可以確定的是，設(shè)計原則 2（內(nèi)部電源層和地層之間應(yīng)該嚴密耦合）在設(shè)計時需要首先得到滿足，另外如果電路中需要傳輸高速信號，那么設(shè)計原則 3（電路中的高速信號傳輸層應(yīng)該是信號中間層，并且夾在兩個內(nèi)電層之間）就必須得到滿足。 10層板 PCB典型10層板設(shè)計 一般通用的布線順序是TO