電路設計 - 如何理解PCB堆疊設計

一般來說, PCB堆疊設計必須遵循兩條規則：

1.、每個佈線層必須有一個相鄰的參攷層（電源層或接地層）；

2、相鄰的主電源面和接地層應保持最小距離，以提供更大的耦合電容。

下麵列出了從兩層板到八層板的堆棧示例說明：

1. 堆疊 單面印刷電路板 電路板和雙面PCB板

對於雙層板，由於層數較少，囙此不再存在層壓問題。 EMI輻射的控制主要從佈線和佈局方面考慮；

PCB單層板和雙層板的電磁相容問題越來越突出。 產生這種現象的主要原因是訊號環路面積過大，這不僅會產生強電磁輻射，而且會使電路對外部干擾敏感。 為了提高電路的電磁相容性，最簡單的方法是减少關鍵訊號的環路面積。

關鍵訊號：從電磁相容角度來看，關鍵訊號主要是指產生强輻射的訊號和對外界敏感的訊號。 能够產生强輻射的訊號通常是週期性訊號，例如時鐘或地址的低階訊號。 對干擾敏感的訊號是低電平的類比信號。

在10KHz以下的低頻類比設計中，通常使用單層和雙層板

1）同一層上的功率跡線呈徑向佈線，線路總長度最小化；

2）運行電源線和地線時，應彼此靠近； 將接地線放在鑰匙訊號線一側，該接地線應盡可能靠近訊號線。 這樣，形成了較小的環路面積，降低了差模輻射對外部干擾的靈敏度。 當在訊號線旁邊添加地線時，會形成一個面積最小的回路，並且訊號電流肯定會採用該回路，而不是其他地線。

3）如果是雙層電路板，可以沿電路板另一側的訊號線，即訊號線正下方，鋪設接地線，第一根導線應盡可能寬。 以這種管道形成的環路面積等於電路板的厚度乘以訊號線的長度。

二層和四層層板

1.SIGGND（PWR）PWR（GND）SIG；

2.GNDSIG（PWR）SIG（PWR）GND；

對於上述兩種層壓設計，潜在問題是傳統的1.6mm（62mil）板厚。 層間距將變得非常大，這不僅不利於控制阻抗、層間耦合和遮罩； 特別是，電源接地板之間的大間距降低了板電容，不利於過濾雜訊。

對於第一種方案，它通常適用於板上有更多晶片的情况。 該方案可以獲得更好的SI效能，這對EMI效能不是很好。 它主要由接線和其他細節控制。 主要注意事項：地面層置於訊號最密集的訊號層的連接層上，有利於吸收和抑制輻射； 新增電路板的面積以反映20H規則。

對於第二個解決方案, it is usually used where the chip density on the board is low enough and there is enough area around the chip (place the required power copper layer). 在本方案中, PCB的外層是接地層, 中間兩層是訊號層/電源層. 訊號層上的電源採用寬線佈線, 這可以降低電源電流的路徑阻抗, 訊號微帶路徑的阻抗也很低, 內層的訊號輻射也可以被外層遮罩. 從EMI控制的角度, 這是最好的4層 PCB結構 可獲得的.

主要注意：訊號和功率混合層中間兩層之間的距離應加寬，佈線方向應垂直，以避免串擾； 應適當控制板面積，以反映20H規則； 如果要控制接線阻抗，上述解決方案應非常小心地將佈置在銅島下的電線佈線，以進行供電和接地。 此外，電源或接地層上的銅應盡可能互連，以確保直流和低頻連接。

3層、六層層板

對於更高晶片密度和更高時鐘頻率的設計，應考慮PCB 6層板的設計，建議採用堆疊方法：

1.SIGGNDSIGPWRGNDSIG；

對於此解決方案, 這 PCB堆疊解決方案 可以獲得更好的信號完整性, 訊號層與地面層相鄰, 電源層和接地層配對, 可以更好地控制每個佈線層的阻抗, 這兩種全方位地層都能很好地吸收磁力線. 當電源和接地層完好時, 它可以為每個訊號層提供更好的返回路徑.