PCB疊層設(shè)計(jì)

PCB的疊層設(shè)計(jì)不是層的簡(jiǎn)單堆疊，其中地層的安排是關(guān)鍵，它與信號(hào)的安排和走向有密切的關(guān)系。多層板的設(shè)計(jì)和普通的PCB相比，除了添加了必要的信號(hào)走線層之外，最重要的就是安排了獨(dú)立的電源和地層（鋪銅層）。在高速數(shù)字電路系統(tǒng)中，使用電源和地層來代替以前的電源和地總線的優(yōu)點(diǎn)主要在于：

    1）為數(shù)字信號(hào)的變換提供一個(gè)穩(wěn)定的參考電壓。

    2）均勻地將電源同時(shí)加在每個(gè)邏輯器件上。

    3）有效地抑制信號(hào)之間的串?dāng)_。

    其原因在于，使用大面積鋪銅作為電源和地層大大減小了電源和地的電阻，使得電源層上的電壓均勻平穩(wěn)，而且可以保證每根信號(hào)線都有很近的地平面相對(duì)應(yīng)，這同時(shí)也減小了信號(hào)線的特征阻抗，也可有效地減少串?dāng)_。所以，對(duì)于某些高端的高速電路設(shè)計(jì)，已經(jīng)明確規(guī)定一定要使用6層（或以上的）的疊層方案，如Intel對(duì)PC133內(nèi)存模塊PCB的要求。這主要就是考慮到多層板在電氣特性，以及對(duì)電磁輻射的抑制，甚至在抵抗物理機(jī)械損傷的能力上都明顯優(yōu)于低層數(shù)的PCB。

    一般情況下均按以下原則進(jìn)行疊層設(shè)計(jì)：滿足信號(hào)的特征阻抗要求;滿足信號(hào)回路最小化原則；滿足最小化PCB內(nèi)的信號(hào)干擾要求;滿足對(duì)稱原則。具體而言在設(shè)計(jì)多層板時(shí)需要注意以下幾個(gè)方面：

    1）一個(gè)信號(hào)層應(yīng)該和一個(gè)敷銅層相鄰，信號(hào)層和敷銅層要間隔放置，最好每個(gè)信號(hào)層都能和至少一個(gè)敷銅層緊鄰。信號(hào)層應(yīng)該和臨近的敷銅層緊密耦合（即信號(hào)層和臨近敷銅層之間的介質(zhì)厚度很小）。

    2）電源敷銅和地敷銅應(yīng)該緊密耦合并處于疊層中部?？s短電源和地層的距離，有利于電源的穩(wěn)定和減少EMI。盡量避免將信號(hào)層夾在電源層與地層之間。電源平面與地平面的緊密相鄰好比形成一個(gè)平板電容，當(dāng)兩平面靠的越近，則該電容值就越大。該電容的主要作用是為高頻噪聲（諸如開關(guān)噪聲等）提供一個(gè)低阻抗回流路徑，從而使接收器件的電源輸入擁有更小的紋波，增強(qiáng)接收器件本身的性能。

    3）在高速的情況下，可以加入多余的地層來隔離信號(hào)層，多個(gè)地敷銅層可以有效地減小PCB的阻抗，減小共模EMI。但建議盡量不要多加電源層來隔離，這樣可能造成不必要的噪聲干擾。

    4）系統(tǒng)中的高速信號(hào)應(yīng)該在內(nèi)層且在兩個(gè)敷銅之間，這樣兩個(gè)敷銅可以為這些高速信號(hào)提供屏蔽作用，并將這些信號(hào)的輻射限制在兩個(gè)敷銅區(qū)域。

    5）優(yōu)先考慮高速信號(hào)、時(shí)鐘信號(hào)的傳輸線模型，為這些信號(hào)設(shè)計(jì)一個(gè)完整的參考平面，盡量避免跨平面分割區(qū)，以控制特性阻抗和保證信號(hào)回流路徑的完整。

    6）兩信號(hào)層相鄰的情況。對(duì)于具有高速信號(hào)的板卡，理想的疊層是為每一個(gè)高速信號(hào)層都設(shè)計(jì)一個(gè)完整的參考平面，但在實(shí)際中我們總是需要在PCB層數(shù)和PCB成本上做一個(gè)權(quán)衡。在這種情況下不能避免有兩個(gè)信號(hào)層相鄰的現(xiàn)象。目前的做法是讓兩信號(hào)層間距加大和使兩層的走線盡量垂直，以避免層與層之間的信號(hào)串?dāng)_。