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PCB電路板堆疊參攷

術語定義：SIG：訊號層； GND：接地層； PWR：功率層；

電路板的堆疊佈置是PCB整個系統設計的基礎。 如果層壓設計有缺陷，最終會影響整機的EMC效能。

通常，層壓設計必須符合兩個規則：

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.相鄰的主電源層和接地層應保持最小距離，以提供更大的耦合電容；

從兩層板到十層板的堆疊如下所示：

2.1單板和雙板的堆放；

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上考慮； 單層板和雙層板的電磁相容性問題越來越突出。 造成這種現象的主要原因是訊號環路面積過大，不僅會產生强烈的電磁輻射，還會使電路對外部干擾敏感。 為了提高電路的電磁相容性，最簡單的方法是减小關鍵訊號的環路面積。

關鍵訊號：從電磁相容性的角度來看，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具有較低電平的類比信號。

單板和雙層板通常用於10KHz以下的低頻類比設計：

1同一層上的電源跡線是徑向佈線的，並且線路的總長度被最小化；

2當運行電源線和地線時，它們應該彼此靠近； 將接地線放在鑰匙訊號線的一側，該接地線應盡可能靠近訊號線。 以這種管道，形成了較小的環路面積，並且降低了差模輻射對外部干擾的靈敏度。 當在訊號線旁邊加一根地線時，形成了一個面積最小的回路，訊號電流肯定會取這個回路，而不是其他地線。

3如果是雙層電路板，可以沿著電路板另一側的訊號線，在訊號線的正下方鋪設接地線，第一根線應該盡可能寬。 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。

2.2四層板的堆疊；

推薦堆疊方法：

2.2.1西格¼GND（PWR）ï¼PWR（GND）ï1/4西格；

2.2.2 GNDï¼SIG（PWR）ï¼·SIG（PWR）ï1/4 GND；

對於上述兩種層壓設計，潜在的問題是傳統的1.6mm（62mil）板厚度。 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； 特別地，電源接地平面之間的大間距降低了板電容，並且不利於濾波雜訊。

對於第一種方案，它通常應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，但對EMI效能不是很好。 它主要由佈線和其他細節控制。 主要注意事項：接地層放置在訊號最密集的訊號層的連接層上，有利於吸收和抑制輻射； 新增板的面積以反映20H規則。

對於第二種解決方案，它通常用於板上的晶片密度足够低並且晶片周圍有足够面積的地方（放置所需的電源銅層）。 在該方案中，PCB的外層均為接地層，中間兩層為訊號/電源層。 訊號層上的電源採用寬線佈線，可以使電源電流的路徑阻抗較低，訊號微帶路徑的阻抗也較低，內層的訊號輻射也可以被外層遮罩。 從EMI控制的角度來看，這是現時最好的4層PCB結構。 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； 如果要控制佈線阻抗，上述解決方案應非常小心地將佈線佈置在銅島下，用於供電和接地。 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。

2.3六層板的堆疊；

對於晶片密度更高、時鐘頻率更高的設計，應考慮6層板的設計

推薦堆疊方法：

2.3.1西格瑪¼GNDï¼西格瑪¼PWRï¼；

對於這種方案，這種疊層方案可以獲得更好的信號完整性，訊號層與接地層相鄰，功率層和接地層配對，每個佈線層的阻抗可以更好地控制，並且兩個層能够很好地吸收磁力線。 當電源和接地層完好無損時，它可以為每個訊號層提供更好的返回路徑。

2.3.2 GNDï¼SIGï¼；

對於這種方案，這種方案只適用於器件密度不是很高的情况，這種疊片具有上層疊片的所有優點，並且頂層和底層的接地層相對完整，可以作為更好的遮罩層使用。 需要注意的是，功率層應該靠近不是主要組件表面的層，因為底層的平面會更完整。 囙此，EMI效能優於第一種解決方案。

總結：對於六層板方案，應儘量减小電源層和接地層之間的距離，以獲得良好的電源和接地耦合。 然而，儘管板的厚度為62mil並且層間距减小，但是要將主電源和接地層之間的間距控制得小並不容易。 將第一方案與第二方案進行比較，第二方案的成本將大大新增。 囙此，我們通常在堆疊時選擇第一個選項。 設計時，遵循20H規則和鏡面層規則設計

2.4八層板堆疊； 無需註冊

八層板通常使用以下三種堆疊方法

2.4.1由於電磁吸收差和電源阻抗大，這不是一種好的層壓方法。 其結構如下：

1訊號1元件表面，微帶佈線層

2訊號2內部微帶佈線層，更好的佈線層（X方向）

3接地

4訊號3帶狀佈線層，更好的佈線層（Y方向）

5訊號4條帶佈線層

6電源

7訊號5內部微帶佈線層

8訊號6微帶跡線層

2.4.2是第三種堆疊方法的變體。 由於添加了參攷層，它具有更好的EMI效能，並且可以很好地控制每個訊號層的特性阻抗。

1訊號1元件表面，微帶佈線層，良好佈線層

2地層，具有良好的電磁波吸收能力

3訊號2帶狀佈線層，良好佈線層

4電源層，與下麵的接地層形成良好的電磁吸收

5接地

6訊號3帶狀佈線層，良好的佈線層

7電源接地層，電源阻抗大

8訊號4微帶佈線層，良好的佈線層

2.4.3最佳疊加方法，由於使用了多層地面參攷平面，囙此具有非常好的地磁吸收能力。

1訊號1元件表面，微帶佈線層，良好佈線層

2地層，具有良好的電磁波吸收能力

3訊號2帶狀佈線層，良好的佈線層高速下載

4電源層，與下麵的接地層形成良好的電磁吸收

5接地

6訊號3帶狀佈線層，良好的佈線層

7地層，具有良好的電磁波吸收能力

8訊號4微帶佈線層，良好的佈線層

2.5概述

如何選擇在設計中使用多少層板以及如何堆疊，取決於板上訊號網絡的數量、設備密度、PIN密度、訊號頻率、板尺寸等諸多因素。我們必須綜合考慮這些因素。 對於訊號網絡越多、設備密度越大、PIN密度越大以及訊號頻率越高的情况，應盡可能使用多層板設計。 為了獲得良好的EMI效能，最好確保每個訊號層都有自己的參攷層。

PCB堆疊參攷：

第2層S1和接地，S2和電源

4層S1、接地、電源、S2

6層S1、S2、接地、電源、S3、S4

6層S1，接地，S2，S3，電源，S4

6層S1，電源，地，S2，地，S3

8層S1、S2、接地、S3、S4、電源、S5、S6

8層S1，地，S2，地，電源，S3，地，S4

10層S1，地，S2，S3，地，電源，S4，S5，地，S6

10層S1、S2、電源、接地、S3、S4、電源、S5、S6