PCB疊層設計需要了解的7個小竅門

　　在設計PCB(印刷電路板)時，最基本的問題之一是需要多少布線層、接地平面和電源平面來實現電路要求的功能，而印刷電路板的布線層、接地平面和電源平面的層數以及電路功能、信號完整性的確定。EMI、EMC、制造成本等要求有關?？紤]到PCB的性能要求、成本目標、制造技術以及系統復雜性等因素，大多數設計都有相互沖突的需求。因此，制定PCB的疊層設計通常需要綜合各種因素進行決策。高速數字電路和射須電路通常采用多層板設計。

　　常用疊層顧名思義，就是大多數公司或者設計師常用的用于設計層疊的一種疊層方式。不管是4層、6層、8層還是10層，一般只需對電源平面層或PP做些微調，就可以作為PCB設計的通用疊層。

　　下面列出了層疊設計要注意的7個原則：

　　一、分層

　　在多層PCB中，通常包含有信號層（S）、電源（P）平面和接地（GND）平面。供電平面和接地平面通常是不分割的物理平面，它們可以為相鄰信號線路的電流提供良好的低阻抗電流返回路徑。大多數信號層位于這些電源或地面參考平面層之間，形成對稱帶狀線或非對稱帶狀線。為了減少線路產生的直接輻射，多層PCB的頂層和底層通常用于放置組件和少量布線。這些信號布線不能太長。

　　二、確定單電源參考平面（電源平面）

　　使用去耦電容是解決電源完整性的一個重要措施。去耦電容只能放置在PCB的頂層和底層。去耦電容的走線、焊盤，以及過孔將嚴重影響去耦電容的效果，這就要求設計時必須考慮連接去耦電容的走線應盡量短而寬，連接到過孔的導線也應盡量短。例如，在高速數字電路中，去耦電容可以放置在PCB的頂層，第二層可以分配給高速數字電路（如處理器）作為電源層，第三層可以作為信號層，第四層可以設置為高速數字電路。此外，應盡可能確保由同一高速數字設備驅動的信號布線以相同的電源層為參考平面，該電源層為高速數字設備的電源層。

　　三、確認多個電源參考平面的平面位置

　　多功率參考平面將被劃分為幾個不同電壓的物理區域。如果信號層靠近多電源層，附近信號層上的信號電流將遇到不理想的返回路徑，導致返回路徑上的間隙。對高速數字信號而言，這種不合理的返回路徑設計可能會帶來嚴重的問題，因此高速數字信號布線應遠離多電源參考平面。

　　四、確認多個接地參考平面（接地面）

　　采用多個接地參考平面（接地層）可提供優質的低阻抗電流回流路徑，從而減少共模電磁輻射。接地平面和電源平面應該緊密耦合，信號層也應該和鄰近的參考平面緊密耦合。減少層與層之間的介質厚度可以達到這個目的。

　　五、設定布線方向

　　在同一信號層上，應確保大部分接線方向相同，并與相鄰信號層的接線方向正交。例如，可以將一個信號層的布線方向設為"Y軸”走向，而將另一個相鄰的信號層布線方向設為“X軸”走向。

　　六、采用偶數層結構

　　從所設計的PCB疊層可以發現，經典的疊層設計幾乎全部是偶數層的，而不是奇數層的，這種現急是由多種因素造成的，從印刷電路板的制造工藝可以看出，電路板中的所有導電層都救在芯層上，芯層的材料一般為雙面覆蓋板。當芯層得到充分利用時，印刷電路板的導電層數是偶數。

　　七、成本考慮

　　在制造成本上，在具有相同的PCB面積的情況下，多層電路板的成本肯定比單層和雙層電路板高，而且層數越多，成本越高。但在考慮實現電路功能和電路板小型化，保證信號完整性、EMl、EMC等性能指標等因素時，應盡量使用多層電路板。綜合評價，多層電路板與單雙層電路板兩者的成本差異并不會比預期的高很多。

　　綜上所述，PCB四層板的疊層結構中，每一層都有著特定的功能和作用。通過層與層的交錯疊加，可以優化電路板的性能和信號傳遞的質量，其中GND層的設計是至關重要的，不能忽視。在電路板的設計中，需要根據具體的應用場景選擇適當的疊層結構，從而達到更優的電路板設計效果。