層疊結(jié)構(gòu)是影響PCB板EMC性能的一個(gè)重要因素，也是抑制電磁干擾的一個(gè)重要手段。本文介紹多層PCB板層疊結(jié)構(gòu)的相關(guān)內(nèi)容。

對(duì)于電源、地的層數(shù)以及信號(hào)層數(shù)確定后，它們之間的相對(duì)排布位置是每一個(gè)PCB工程師都不能回避的話題；

層的排布一般原則：

1、確定多層PCB板的層疊結(jié)構(gòu)需要考慮較多的因素。從布線方面來(lái)說(shuō)，層數(shù)越多越利于布線，但是制板成本和難度也會(huì)隨之增加。對(duì)于生產(chǎn)廠家來(lái)說(shuō)，層疊結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)與否是PCB板制造時(shí)需要關(guān)注的焦點(diǎn)，所以層數(shù)的選擇需要考慮各方面的需求，以達(dá)到最佳的平衡。對(duì)于有經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)，在完成元器件的預(yù)布局后，會(huì)對(duì)PCB的布線瓶頸處進(jìn)行重點(diǎn)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(hào)線如差分線、敏感信號(hào)線等的數(shù)量和種類(lèi)來(lái)確定信號(hào)層的層數(shù)；然后根據(jù)電源的種類(lèi)、隔離和抗干擾的要求來(lái)確定內(nèi)電層的數(shù)目。這樣，整個(gè)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參考平面；敏感信號(hào)層應(yīng)該與一個(gè)內(nèi)電層相鄰（內(nèi)部電源/地層），利用內(nèi)電層的大銅膜來(lái)為信號(hào)層提供屏蔽。電路中的高速信號(hào)傳輸層應(yīng)該是信號(hào)中間層，并且?jiàn)A在兩個(gè)內(nèi)電層之間。這樣兩個(gè)內(nèi)電層的銅膜可以為高速信號(hào)傳輸提供電磁屏蔽，同時(shí)也能有效地將高速信號(hào)的輻射限制在兩個(gè)內(nèi)電層之間，不對(duì)外造成干擾。

3、所有信號(hào)層盡可能與地平面相鄰；

4、盡量避免兩信號(hào)層直接相鄰；相鄰的信號(hào)層之間容易引入串?dāng)_，從而導(dǎo)致電路功能失效。在兩信號(hào)層之間加入地平面可以有效地避免串?dāng)_。

5、主電源盡可能與其對(duì)應(yīng)地相鄰；

6、兼顧層壓結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)。

7、對(duì)于板級(jí)工作頻率在50MHZ以上的（50MHZ以下的情況可參照，適當(dāng)放寬）。建議排布原則：元件面、焊接面為完整的地平面（屏蔽）；無(wú)相鄰平行布線層；所有信號(hào)層盡可能與地平面相鄰；關(guān)鍵信號(hào)與地層相鄰，不跨分割區(qū)。注：具體PCB的層的設(shè)置時(shí)，要對(duì)以上原則進(jìn)行靈活掌握，在領(lǐng)會(huì)以上原則的基礎(chǔ)上，根據(jù)實(shí)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(diǎn)不放。

8、多個(gè)接地的內(nèi)電層可以有效地降低接地阻抗。例如，A信號(hào)層和B信號(hào)層采用各自單獨(dú)的地平面，可以有效地降低共模干擾。

一、單面PCB板和雙面PCB板的疊層

對(duì)于兩層板來(lái)說(shuō)，由于板層數(shù)量少，已經(jīng)不存在疊層的問(wèn)題?？刂艵MI輻射主要從布線和布局來(lái)考慮；

單層板和雙層板的電磁兼容問(wèn)題越來(lái)越突出。造成這種現(xiàn)象的主要原因就是因是信號(hào)回路面積過(guò)大，不僅產(chǎn)生了較強(qiáng)的電磁輻射，而且使電路對(duì)外界干擾敏感。要改善線路的電磁兼容性，最簡(jiǎn)單的方法是減小關(guān)鍵信號(hào)的回路面積。

關(guān)鍵信號(hào)：從電磁兼容的角度考慮，關(guān)鍵信號(hào)主要指產(chǎn)生較強(qiáng)輻射的信號(hào)和對(duì)外界敏感的信號(hào)。能夠產(chǎn)生較強(qiáng)輻射的信號(hào)一般是周期性信號(hào)，如時(shí)鐘或地址的低位信號(hào)。對(duì)干擾敏感的信號(hào)是指那些電平較低的模擬信號(hào)。

單、雙層板通常使用在低于10KHz的低頻模擬設(shè)計(jì)中:

1）在同一層的電源走線以輻射狀走線，并最小化線的長(zhǎng)度總和；

2）走電源、地線時(shí)，相互靠近；在關(guān)鍵信號(hào)線邊上布一條地線，這條地線應(yīng)盡量靠近信號(hào)線。這樣就形成了較小的回路面積，減小差模輻射對(duì)外界干擾的敏感度。當(dāng)信號(hào)線的旁邊加一條地線后，就形成了一個(gè)面積最小的回路，信號(hào)電流肯定會(huì)取道這個(gè)回路，而不是其它地線路徑。

3）如果是雙層線路板，可以在線路板的另一面，緊靠近信號(hào)線的下面，沿著信號(hào)線布一條地線，地線盡量寬些。這樣形成的回路面積等于線路板的厚度乘以信號(hào)線的長(zhǎng)度。

二、四層板的疊層

1. SIG－GND(PWR)－PWR (GND)－SIG；

2. GND－SIG(PWR)－SIG(PWR)－GND；

對(duì)于以上兩種疊層設(shè)計(jì)，潛在的問(wèn)題是對(duì)于傳統(tǒng)的1.6mm（62mil）板厚。層間距將會(huì)變得很大，不僅不利于控制阻抗，層間耦合及屏蔽；特別是電源地層之間間距很大，降低了板電容，不利于濾除噪聲。

對(duì)于第一種方案，通常應(yīng)用于板上芯片較多的情況。這種方案可得到較好的SI性能，對(duì)于EMI性能來(lái)說(shuō)并不是很好，主要要通過(guò)走線及其他細(xì)節(jié)來(lái)控制。主要注意：地層放在信號(hào)最密集的信號(hào)層的相連層，有利于吸收和抑制輻射；增大板面積，體現(xiàn)20H規(guī)則。

對(duì)于第二種方案，通常應(yīng)用于板上芯片密度足夠低和芯片周?chē)凶銐蛎娣e(放置所要求的電源覆銅層)的場(chǎng)合。此種方案PCB的外層均為地層，中間兩層均為信號(hào) /電源層。信號(hào)層上的電源用寬線走線，這可使電源電流的路徑阻抗低，且信號(hào)微帶路徑的阻抗也低，也可通過(guò)外層地屏蔽內(nèi)層信號(hào)輻射。從EMI控制的角度看， 這是現(xiàn)有的最佳4層PCB結(jié)構(gòu)。

主要注意：中間兩層信號(hào)、電源混合層間距要拉開(kāi)，走線方向垂直，避免出現(xiàn)串?dāng)_；適當(dāng)控制板面積，體現(xiàn)20H規(guī)則；如果要控制走線阻抗，上述方案要非常小心地將走線布置在電源和接地鋪銅島的下邊。另外，電源或地層上的鋪銅之間應(yīng)盡可能地互連在一起，以確保DC和低頻的連接性。

三、六層板的疊層

對(duì)于芯片密度較大、時(shí)鐘頻率較高的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮6層板的設(shè)計(jì)，推薦疊層方式：

1.SIG－GND－SIG－PWR－GND－SIG；

對(duì)于這種方案，這種疊層方案可得到較好的信號(hào)完整性，信號(hào)層與接地層相鄰，電源層和接地層配對(duì)，每個(gè)走線層的阻抗都可較好控制，且兩個(gè)地層都是能良好的吸收磁力線。并且在電源、地層完整的情況下能為每個(gè)信號(hào)層都提供較好的回流路徑。

2.GND－SIG－GND－PWR－SIG －GND；

對(duì)于這種方案，該種方案只適用于器件密度不是很高的情況，這種疊層具有上面疊層的所有優(yōu)點(diǎn)，并且這樣頂層和底層的地平面比較完整，能作為一個(gè)較好的屏蔽層 來(lái)使用。需要注意的是電源層要靠近非主元件面的那一層，因?yàn)榈讓拥钠矫鏁?huì)更完整。因此，EMI性能要比第一種方案好。

小結(jié)：對(duì)于六層板的方案,電源層與地層之間的間距應(yīng)盡量減小，以獲得好的電源、地耦合。但62mil的板厚,層間距雖然得到減小,還是不容易把主電源與地 層之間的間距控制得很小。對(duì)比第一種方案與第二種方案，第二種方案成本要大大增加。因此，我們疊層時(shí)通常選擇第一種方案。設(shè)計(jì)時(shí)，遵循20H規(guī)則和鏡像層 規(guī)則設(shè)計(jì)

四、八層板的疊層

1、由于差的電磁吸收能力和大的電源阻抗導(dǎo)致這種不是一種好的疊層方式。它的結(jié)構(gòu)如下：

1.Signal 1 元件面、微帶走線層

2.Signal 2 內(nèi)部微帶走線層，較好的走線層（X方向）

3.Ground

4.Signal 3 帶狀線走線層，較好的走線層（Y方向）

5.Signal 4 帶狀線走線層

6.Power

7.Signal 5 內(nèi)部微帶走線層

8.Signal 6 微帶走線層

2、是第三種疊層方式的變種，由于增加了參考層，具有較好的EMI性能，各信號(hào)層的特性阻抗可以很好的控制

1.Signal 1 元件面、微帶走線層，好的走線層

2.Ground 地層，較好的電磁波吸收能力

3.Signal 2 帶狀線走線層，好的走線層

4.Power 電源層，與下面的地層構(gòu)成優(yōu)秀的電磁吸收 5.Ground 地層

6.Signal 3 帶狀線走線層，好的走線層

7.Power 地層，具有較大的電源阻抗

8.Signal 4 微帶走線層，好的走線層

3、最佳疊層方式，由于多層地參考平面的使用具有非常好的地磁吸收能力。

1.Signal 1 元件面、微帶走線層，好的走線層

2.Ground 地層，較好的電磁波吸收能力

3.Signal 2 帶狀線走線層，好的走線層

4.Power 電源層，與下面的地層構(gòu)成優(yōu)秀的電磁吸收 5.Ground 地層

6.Signal 3 帶狀線走線層，好的走線層

7.Ground 地層，較好的電磁波吸收能力

8.Signal 4 微帶走線層，好的走線層

五、十層板的疊層

一般通用的布線順序是：

TOP–GND—信號(hào)層—電源層—GND—信號(hào)層—電源層—信號(hào)層—GND—BOTTOM

本身這個(gè)布線順序并不一定是固定的，但是有一些標(biāo)準(zhǔn)和原則來(lái)約束：如top層和bottom的相鄰層用GND，確保單板的EMC特性；如每個(gè)信號(hào)層優(yōu)選使用GND層做參考平面；整個(gè)單板都用到的電源優(yōu)先鋪整塊銅皮；易受干擾的、高速的、沿跳變的優(yōu)選走內(nèi)層等等。

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