PCB叠层设计需要了解的7个小窍门

　　在设计PCB(印刷电路板)时，最基本的问题之一是需要多少布线层、接地平面和电源平面来实现电路要求的功能，而印刷电路板的布线层、接地平面和电源平面的层数以及电路功能、信号完整性的确定。EMI、EMC、制造成本等要求有关。考虑到PCB的性能要求、成本目标、制造技术以及系统复杂性等因素，大多数设计都有相互冲突的需求。因此，制定PCB的叠层设计通常需要综合各种因素进行决策。高速数字电路和射须电路通常采用多层板设计。

　　常用叠层顾名思义，就是大多数公司或者设计师常用的用于设计层叠的一种叠层方式。不管是4层、6层、8层还是10层，一般只需对电源平面层或PP做些微调，就可以作为PCB设计的通用叠层。

　　下面列出了层叠设计要注意的7个原则：

　　一、分层

　　在多层PCB中，通常包含有信号层（S）、电源（P）平面和接地（GND）平面。供电平面和接地平面通常是不分割的物理平面，它们可以为相邻信号线路的电流提供良好的低阻抗电流返回路径。大多数信号层位于这些电源或地面参考平面层之间，形成对称带状线或非对称带状线。为了减少线路产生的直接辐射，多层PCB的顶层和底层通常用于放置组件和少量布线。这些信号布线不能太长。

　　二、确定单电源参考平面（电源平面）

　　使用去耦电容是解决电源完整性的一个重要措施。去耦电容只能放置在PCB的顶层和底层。去耦电容的走线、焊盘，以及过孔将严重影响去耦电容的效果，这就要求设计时必须考虑连接去耦电容的走线应尽量短而宽，连接到过孔的导线也应尽量短。例如，在高速数字电路中，去耦电容可以放置在PCB的顶层，第二层可以分配给高速数字电路（如处理器）作为电源层，第三层可以作为信号层，第四层可以设置为高速数字电路。此外，应尽可能确保由同一高速数字设备驱动的信号布线以相同的电源层为参考平面，该电源层为高速数字设备的电源层。

　　三、确认多个电源参考平面的平面位置

　　多功率参考平面将被划分为几个不同电压的物理区域。如果信号层靠近多电源层，附近信号层上的信号电流将遇到不理想的返回路径，导致返回路径上的间隙。对高速数字信号而言，这种不合理的返回路径设计可能会带来严重的问题，因此高速数字信号布线应远离多电源参考平面。

　　四、确认多个接地参考平面（接地面）

　　采用多个接地参考平面（接地层）可提供优质的低阻抗电流回流路径，从而减少共模电磁辐射。接地平面和电源平面应该紧密耦合，信号层也应该和邻近的参考平面紧密耦合。减少层与层之间的介质厚度可以达到这个目的。

　　五、设定布线方向

　　在同一信号层上，应确保大部分接线方向相同，并与相邻信号层的接线方向正交。例如，可以将一个信号层的布线方向设为"Y轴”走向，而将另一个相邻的信号层布线方向设为“X轴”走向。

　　六、采用偶数层结构

　　从所设计的PCB叠层可以发现，经典的叠层设计几乎全部是偶数层的，而不是奇数层的，这种现急是由多种因素造成的，从印刷电路板的制造工艺可以看出，电路板中的所有导电层都救在芯层上，芯层的材料一般为双面覆盖板。当芯层得到充分利用时，印刷电路板的导电层数是偶数。

　　七、成本考虑

　　在制造成本上，在具有相同的PCB面积的情况下，多层电路板的成本肯定比单层和双层电路板高，而且层数越多，成本越高。但在考虑实现电路功能和电路板小型化，保证信号完整性、EMl、EMC等性能指标等因素时，应尽量使用多层电路板。综合评价，多层电路板与单双层电路板两者的成本差异并不会比预期的高很多。

　　综上所述，PCB四层板的叠层结构中，每一层都有着特定的功能和作用。通过层与层的交错叠加，可以优化电路板的性能和信号传递的质量，其中GND层的设计是至关重要的，不能忽视。在电路板的设计中，需要根据具体的应用场景选择适当的叠层结构，从而达到更优的电路板设计效果。