詳解PCB分層策略及PCB多層板的設(shè)計(jì)原則

PCB從結(jié)構(gòu)上可分為單面板、雙面板和多層板，不同的板子，它們的設(shè)計(jì)重點(diǎn)有所不同。本文，我們主要來了解下PCB分層策略以及PCB多層板的設(shè)計(jì)原則。

PCB分層策略

從信號走線來看，好的分層策略應(yīng)該是把所有的信號走線放在一層或若干層，這些層緊挨著電源層或接地層。對于電源，好的分層策略應(yīng)該是電源層與接地層相鄰，且電源層與接地層的距離盡可能小，這就是我們所講的“分層”策略。

優(yōu)良的PCB分層策略如下：

1. 布線層的投影平面應(yīng)該在其回流平面層區(qū)域內(nèi)。布線層如果不在其回流平面層地投影區(qū)域內(nèi)，在布線時(shí)將會有信號線在投影區(qū)域外，導(dǎo)致“邊緣輻射”問題，并且還會導(dǎo)致信號回路面積地增大，導(dǎo)致差模輻射增大。

2. 盡量避免布線層相鄰的設(shè)置。因?yàn)橄噜彶季€層上的平行信號走線會導(dǎo)致信號串?dāng)_，所以如果無法避免布線層相鄰，應(yīng)該適當(dāng)拉大兩布線層之間的層間距，縮小布線層與其信號回路之間的層間距。

3.相鄰平面層應(yīng)避免其投影平面重疊。因?yàn)橥队爸丿B時(shí)，層與層之間的耦合電容會導(dǎo)致各層之間的噪聲互相耦合。

PCB多層板的設(shè)計(jì)原則

時(shí)鐘頻率超過5MHz，或信號上升時(shí)間小于5ns時(shí)，為了使信號回路面積能夠得到很好的控制，一般需要使用多層板設(shè)計(jì)(高速PCB普遍采用多層板來進(jìn)行設(shè)計(jì))。在設(shè)計(jì)多層板時(shí)，我們應(yīng)注意如下幾點(diǎn)原則：

1.關(guān)鍵布線層(時(shí)鐘線、總線、接口信號線、射頻線、復(fù)位信號線、片選信號線以及各種控制信號線等所在層)應(yīng)與完整地平面相鄰，優(yōu)選兩地平面之間，如圖1所示。關(guān)鍵信號線一般都是強(qiáng)輻射或極其敏感的信號線，靠近地平面布線能夠使其信號回路面積減小，減小其輻射強(qiáng)度或提高抗干擾能力。

關(guān)鍵布線層在兩地平面之間

2.電源平面應(yīng)相對于其相鄰地平面內(nèi)縮(建議值5H～20H)。電源平面相對于其回流地平面內(nèi)縮可以有效抑制“邊緣輻射”問題，如圖2所示。

電源平面應(yīng)相對于其相鄰地平面內(nèi)縮

此外，單板主工作電源平面(使用最廣泛的電源平面)應(yīng)與其地平面緊鄰，以有效地減小電源電流的回路面積，如圖3所示。

電源平面應(yīng)與其地平面緊鄰

3.單板TOP、BOTTOM層是否無≥50MHz的信號線。如有，最好將高頻信號走在兩個(gè)平面層之間，以抑制其對空間的輻射。

知識擴(kuò)展：多層PCB的層數(shù)多少取決于電路板的復(fù)雜程度，一款PCB設(shè)計(jì)的層數(shù)及層疊方案取決于硬件成本、高密元器件的出線、信號質(zhì)量控制、原理圖信號定義、PCB 廠家加工能力基線等因素。

PCB單層板和雙層板設(shè)計(jì)

對于單層板和雙層板的設(shè)計(jì)，主要應(yīng)注意關(guān)鍵信號線和電源線的設(shè)計(jì)。電源走線附近必須有地線與其緊鄰、平行走線，以減小電源電流回路面積。

單層板的關(guān)鍵信號線兩側(cè)應(yīng)該布“Guide Ground Line”，如圖4所示。雙層板的關(guān)鍵信號線地投影平面上應(yīng)有大面積鋪地，或者同單層板地處理辦法，設(shè)計(jì)“Guide Ground Line”，如圖5所示。關(guān)鍵信號線兩側(cè)地“保衛(wèi)地線”一方面可以減小信號回路面積，另外，還可以防止信號線與其他信號線之間地串?dāng)_。

單層板的關(guān)鍵信號線兩側(cè)布“Guide Ground Line”

雙層板的關(guān)鍵信號線地投影平面上大面積鋪地

審核編輯：湯梓紅