多层PCB电路板设计方法2

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如果电源和地线之间的电位差不大的话，可以采用较小的绝缘层厚度，例如5mil（0.127mm）。
（3）电路中的高速信号传输层应该是信号中间层，并且夹在两个内电层之间。这样两个内电层的铜膜
可以为高速信号传输提供电磁屏蔽，同时也能有效地将高速信号的辐射限制在两个内电层之间，不对外
造成干扰。
（4）避免两个信号层直接相邻。相邻的信号层之间容易引入串扰，从而导致电路功能失效。在两信号
层之间加入地平面可以有效地避免串扰。
（5）多个接地的内电层可以有效地降低接地阻抗。例如，A信号层和B信号层采用各自单独的地平面，
可以有效地降低共模干扰。
（6）兼顾层结构的对称性。
11.1.2 常用的层叠结构
下面通过4层板的例子来说明如何优选各种层叠结构的排列组合方式。
对于常用的4层板来说，有以下几种层叠方式（从顶层到底层）。
（1）Siganl_1（Top），GND（Inner_1），POWER（Inner_2），Siganl_2（Bottom）。
（2）Siganl_1（Top），POWER（Inner_1），GND（Inner_2），Siganl_2（Bottom）。
（3）POWER（Top），Siganl_1（Inner_1），GND（Inner_2），Siganl_2（Bottom）。
显然，方案3电源层和地层缺乏有效的耦合，不应该被采用。
那么方案1和方案2应该如何进行选择呢？一般情况下，设计人员都会选择方案1作为4层板的结构。原因并非方案2不可被采用，而是一般的PCB板都只在顶层放置元器件，所以采用方案1较为妥当。但
是当在顶层和底层都需要放置元器件，而且内部电源层和地层之间的介质厚度较大，耦合不佳时，就需
要考虑哪一层布置的信号线较少。对于方案1而言，底层的信号线较少，可以采用大面积的铜膜来
与POWER层耦合；反之，如果元器件主要布置在底层，则应该选用方案2来制板。
如果采用如图11-1所示的层叠结构，那么电源层和地线层本身就已经耦合，考虑对称性的要求，一般采
用方案1。
在完成4层板的层叠结构分析后，下面通过一个6层板组合方式的例子来说明6层板层叠结构的排列组合
方式和优选方法。
（1）Siganl_1（Top），GND（Inner_1），Siganl_2（Inner_2），Siganl_3（Inner_3），POWER（In
）。
方案1采用了4层信号层和2层内部电源/接地层，具有较多的信号层，有利于元器件之间的布线工作，但
是该方案的缺陷也较为明显，表现为以下两方面。
① 电源层和地线层分隔较远，没有充分耦合。
② 信号层Siganl_2（Inner_2）和Siganl_3（Inner_3）直接相邻，信号隔离性不好，容易发生串扰。
（2）Siganl_1（Top），Siganl_2（Inner_1），POWER（Inner_2），GND（Inner_3），Siganl_3（In
）。
方案2相对于方案1，电源层和地线层有了充分的耦合，比方案1有一定的优势，但是Siganl_1（Top）
和Siganl_2（Inner_1）以及Siganl_3（Inner_4）和Siganl_4（Bottom）信号层直接相邻，信号隔离不
好，容易发生串扰的问题并没有得到解决。
（3）Siganl_1（Top），GND（Inner_1），Siganl_2（Inner_2），POWER（Inner_3），GND（Inner_
）。
相对于方案1和方案2，方案3减少了一个信号层，多了一个内电层，虽然可供布线的层面减少了，但是
该方案解决了方案1和方案2共有的缺陷。
① 电源层和地线层紧密耦合。
② 每个信号层都与内电层直接相邻，与其他信号层均有有效的隔离，不易发生串扰。
③ Siganl_2（Inner_2）和两个内电层GND（Inner_1）和POWER（Inner_3）相邻，可以用来传输高速
信号。两个内电层可以有效地屏蔽外界对Siganl_2（Inner_2）层的干扰和Siganl_2（Inner_2）对外界
的干扰。
综合各个方面，方案3显然是最优化的一种，同时，方案3也是6层板常用的层叠结构。
通过对以上两个例子的分析，相信读者已经对层叠结构有了一定的认识，但是在有些时候，某一个方案
并不能满足所有的要求，这就需要考虑各项设计原则的优先级问题。遗憾的是由于
电路板的板层设计和实际电路的特点密切相关，不同电路的抗干扰性能和设计侧重点各有所不同，所以
事实上这些原则并没有确定的优先级可供参考。但可以确定的是，设计原则2（内部电源层和地层之间
应该紧密耦合）在设计时需要首先得到满足，另外如果电路中需要传输高速信号，那么设计原则3（电
路中的高速信号传输层应该是信号中间层，并且夹在两个内电层之间）就必须得到满足。表11-1给出了
多层板层叠结构的参考方案，供读者参考。

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