電路板設(shè)計(jì)中電路板層的布局及解釋

電路板的分層排列與系統(tǒng)的頻率和系統(tǒng)龐大的布線有很大關(guān)系。 由于EMI和布線巨大，所以采用10層布線。 下面詳細(xì)介紹二層到八層布線中的EMI規(guī)則。

1 二層板的排列

1）二層電路板主要用于低速電路，工作頻率在10KHZ以下或模擬電路中。 其堆棧層級(jí)比較小，成本較低。

2）兩層板的電源走線在同一層布線，從電源到每個(gè)元件采用徑向拉線，減少了所有走線的長(zhǎng)度。

3）兩層板中Power和GND的網(wǎng)格分布（分布在TOP和BOTTOM），因?yàn)殡娫丛肼晻?huì)往低阻抗的方向走，從電源的NOISE源往低阻抗的方向走 電源，并返回到噪聲源以形成環(huán)路。 即使所有的POWER和GND都并聯(lián)相鄰，但網(wǎng)格分布可以最大限度地減少高頻開關(guān)產(chǎn)生的噪聲環(huán)路，因此不會(huì)影響其他電路和控制信號(hào)。

4）兩層板的另一種走線方式是POWER和信號(hào)層分布在一層，GND層分布在另一層，當(dāng)走線不密集時(shí)可以使用。

2 四層板的排列

一般分層排列：TOP和BOTTOM是信號(hào)層，第2層是GND，第3層是POWER。 第2層和第3層的分布根據(jù)具體情況確定。 如果與該層相鄰的層有更多的路由，則將其定義為層。

四層板用于中低速線路（75M以下），因?yàn)镻OWER層會(huì)有很大的噪聲。 因此，作為參考平面，它不如GND層。

如果四層板頂層的高速信號(hào)超過66MHZ，其高頻輻射就會(huì)向周圍輻射。 GND必須布在機(jī)構(gòu)或頂層，以消除輻射。

如果外殼是金屬外殼，則高速信號(hào)線和時(shí)鐘線應(yīng)放置在靠近外殼平面的一層。 最好在時(shí)鐘線周圍敷一圈地線，其寬度是時(shí)鐘的1到2倍。 它可以與時(shí)鐘線一樣寬。 如果線路過長(zhǎng)，應(yīng)每隔1000密耳左右鉆一個(gè)接地孔，以增強(qiáng)過長(zhǎng)的地線與大地的連接，保證良好的屏蔽效果。

圖像理論：

如果有電流的導(dǎo)體與金屬平面平行且相鄰，則金屬平面上會(huì)感應(yīng)出與導(dǎo)體電流大小相反方向的鏡像電流，以抵消導(dǎo)體電流引起的輻射場(chǎng)。 如果它垂直于相鄰的金屬平面，鏡像電流的大小和方向?qū)⑾嗟取?因此，遵循圖像理論。 如果有高頻信號(hào)。 布線最好在同一層完成。

3 六層排列

模式1：信號(hào)層1是最安全的接線模式

第 1 層：信號(hào)層 1。

第2層：陸地層。

第 3 層：信號(hào)層 2。

第 4 層：信號(hào)第 3 層。

第5層：電源層。

第 6 層：信號(hào)層 4。

信號(hào)層2、3、4的噪聲容限較差，因?yàn)镻OWER PLAN的磁場(chǎng)會(huì)穿過信號(hào)層2、3到達(dá)GND PLANE。 POWER 不與 GND PLANE 相鄰，導(dǎo)致阻抗增加。 信號(hào)層 3 和 4 的 FLUX CANCELATION 較差，信號(hào)層 2 和 3 存在 CROSSSTALK 問題。

由于噪聲會(huì)自動(dòng)選擇阻抗最低的環(huán)路，所以頻率高、輻射強(qiáng)的信號(hào)線和時(shí)鐘線應(yīng)盡可能靠近GND層。

由于電源層有不同的分區(qū)，如3V、5V、12V，所以電源層是一個(gè)破碎的金屬平面，這也是它作為參考平面不如GND的原因。 因此，CLK、SIGNAL、CRYSTAL的走線應(yīng)靠近GND層，即第一層。

由于POWER的噪聲會(huì)連接到GND層，然后返回到POWER層，因此噪聲會(huì)在2層之間來回振蕩。諧振是由POWER和GND產(chǎn)生的，一般在30-230MHZ之間。 該頻率的帶寬只能通過處理POWER和GND來消除。 主要方法是消除噪聲源，改善信號(hào)波形； 在高頻信號(hào)附近（POWER和GND相連）加一個(gè)電容，濾除電容的噪聲。

方法二：

第 1 層：信號(hào)層 1。

第 2 層：信號(hào)層 2。

第3層：陸地層。

第4層：電源層。

第 5 層：信號(hào)第 3 層。

第 6 層：信號(hào)層 4。

信號(hào)層 2 與 GND 層相鄰，因?yàn)橛成涠ɡ砭哂辛己玫拇磐ㄏЧ?/p>

POWER層和GND層相鄰，以降低POWER層的阻抗。信號(hào)層1、3、4的FLUX CANNCELLATION較差，CROSSSTALK對(duì)此感到擔(dān)憂。如果POWER平面有良好的參考平面，則應(yīng)選擇模式1，因?yàn)镻OWER GND是良好的參考平面，并且高速線的層數(shù)較多。 如果POWER層損壞，應(yīng)選擇模式2。 同時(shí)，可以通過在信號(hào)層1和4上使用GND銅布來補(bǔ)救模式2。

模式3：（最佳堆疊模式）

第 1 層：信號(hào)層 1。

第2層：陸地層。

第 3 層：信號(hào)層 2。

第4層：電源層。

第 5 層：信號(hào)第 3 層。

第 6 層：信號(hào)層 4。

信號(hào)層 1 和 2 與 GND 層相鄰，具有良好的磁通消除效果。

為了避免信號(hào)層電源噪聲的影響，應(yīng)增加電源層與信號(hào)層2之間的介質(zhì)距離，以減少層間干擾。

總結(jié)：對(duì)于高速信號(hào)，最好只在頂層和底層打孔，中間只打一層。 現(xiàn)有層分布如下：

第 1 層：信號(hào)層 1。

第2層：陸地層。

第3層：電源層。

第 4 層：信號(hào)層 2。

第5層：陸地層。

第 6 層：信號(hào)第 3 層。

注意：信號(hào)層和POWER層應(yīng)比GND層小20H以上（H為POWER GND層之間的距離），這樣可以減少面板邊緣輻射70%。 對(duì)于我們目前的產(chǎn)品，我建議信號(hào)層和POWER層應(yīng)該比GND層小3mm以上。

4 八層最佳排列

第 1 層：信號(hào)層 1。

第2層：陸地層。

第 3 層：信號(hào)層 2。

第4層：陸地層。

第5層：電源層。

第 6 層：信號(hào)第 3 層。

第7層：陸地層。

第 8 層：信號(hào)層 4。

有兩種模式：G2P7 和 G3P6。

缺點(diǎn)：隨著POWER阻抗的增加，可以高速分布的信號(hào)層很多，會(huì)造成相鄰信號(hào)層之間的串?dāng)_。

5 布線前確定PCB層數(shù)

布線層數(shù)應(yīng)在設(shè)計(jì)初期確定。 如果設(shè)計(jì)需要使用高密度球柵陣列（BGA）元件，則必須考慮這些器件布線所需的最小布線層數(shù)。 布線層數(shù)和疊放方式將直接影響印制線的布線和阻抗。 板的尺寸有助于確定堆疊方式和印刷線路的寬度，以達(dá)到理想的設(shè)計(jì)效果。

多年來，人們一直認(rèn)為電路板數(shù)量越少，成本就越低。 然而，還有許多其他因素影響電路板的制造成本。 近年來，多層板之間的成本差異已大大縮小。 在設(shè)計(jì)之初，最好使用更多的電路層數(shù)，并使銅層分布均勻，以避免設(shè)計(jì)接近尾聲時(shí)，少數(shù)信號(hào)不符合定義的規(guī)則和空間要求， 以便強(qiáng)制添加新層。 設(shè)計(jì)前仔細(xì)規(guī)劃會(huì)減少很多布線的麻煩。 電路板加工及PCBA加工廠家將為您講解電路板設(shè)計(jì)中電路板層數(shù)的排列。