PCB设计： 层叠结构设计

层叠结构设计

一、了解多层电路板

多层印制电路板是由几层绝缘介质 和 导电铜箔，叠层以后压制而成的。介质材料和铜箔的特性、厚度以及它们的叠层结构对PCB电路的性能、EMC性能都有很大影响，PCB合理的叠层设计会对铲平设计及产品性能起到很大的帮助。
pcb层叠设计的主要作用：

1.达到控制传输线的阻抗，降低信号串扰、失真和损耗。
2.降低电磁辐射
3.热管理：高热量元件和电路的散热问题

二、PCB 的叠层处理

随着高速电路的不断涌现，PCB 板的复杂度也越来越高，为了避免电气因素的干扰，信号
层和电源层必须分离，所以就牵涉到多层PCB的设计。

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结构，也就是决定采用4层，6层，还是更多层数的电路板。这就是设计多层板一个简单概念。

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 层叠结构的选择问题。层叠结构是影响PCB 板EMC性能的一个重要因素，一个好的叠层
设计方案将会大大减小EMI及串扰的影响，板的层数不是越多越好，也不是越少越好，确定多层PCB 板的层叠结构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，层叠结构对称与否是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，以达到最佳的平衡。

层叠设计我们一般遵循以下几点基本原则:

1、元件面、焊接面为完整的地平面(屏蔽) -----尽可能保证元件焊接层相邻的层为完整的地皮面

2、尽可能的无相邻平行布线层

3、所有信号层尽可能与地平面相邻

4、关键信号与地层相邻，不跨分割区

三 、4层板常见叠层结构

方案一
1、电源、地相距过远，电源平面阻抗过大
2、电源、地平面由于元件焊盘等影响，极不完整
3、由于参考面不完整，信号阻抗不连续。

方案二
适用于主要器件在 BOTTOM 层布局或关键信号在顶层布线的情况。

方案三
适用于主要器件在 TOP 层布局或关键信号在顶层布线的情况

三 、6层板常见叠层结构

方案一：
1、采用了4个信号层和2电源层和地线层分隔层内部电源/接地层，具有较远，没有充分耦合。较多的信号层，有利于元器件之间的布线工作。

2、信号层 SIN02 和 SINO3直接相邻，信号隔离性不好，容易发生串扰，在布线的时候需要错开布线。
方案 二
1、电源层和底线层耦合充分。
2、表层信号层相邻层也为信号层，信号隔离不好，容易产生串扰。
3、平面参考太远。

方案三

1、电源层和 GND 层耦合充分。
2、信号层都与内电层直接相邻，与其他信号层均有有效的隔离，不易发生串扰。
3、SINO3 和两个内电层 GND和 PWR 相邻，可以用来传输高速信号。两个内电层可以
有效地屏蔽外界对SINO3层的干扰和 SINO3对外界的干扰

方案四
1、电源层和地线层紧密耦合。
2、每个信号层都与内电层直接相邻，与其他信号层均有有效的隔离，不易发生串扰。

相比之下 方案3 和方案4 两种的层叠结构要更优，但是牺牲了信号层的数量，对高密度或者更复杂的pcb来说走线增加了困难。