使用PCB分層和(hé)堆疊的正确方法是什麽？

      多(duō)層印制(zhì)闆為(wèi)了有(yǒu)更好的電(diàn)磁兼容性設計(jì)。使得(de)印制(zhì)闆在正常工作(zuò)時(shí)能滿足電(diàn)磁兼容和(hé)敏感度标準。正确的堆疊有(yǒu)助于屏蔽和(hé)抑制(zhì)EMI。 

 多(duō)層印制(zhì)闆設計(jì)基礎 
    多(duō)層印制(zhì)闆的電(diàn)磁兼容分析可(kě)以基于克希霍夫定律和(hé)法拉第電(diàn)磁感應定律。 
    根據克希霍夫定律，任何時(shí)域信号由源到負載的傳輸都必須有(yǒu)一個(gè)最低(dī)阻抗的路徑。見圖一。圖中I=I′,大(dà)小(xiǎo)相等，方向相反。圖中I我們稱為(wèi)信号電(diàn)流，I′稱為(wèi)映象電(diàn)流，而I′所在的層我們稱為(wèi)映象平面層。如果信号電(diàn)流下方是電(diàn)源層(POWER)，此時(shí)的映象電(diàn)流回路是通(tōng)過電(diàn)容耦合所達到的。見圖二。 

根據法拉第電(diàn)磁感應定律。你(nǐ)需要了解使用PCB的分層和(hé)堆疊的正确方法可(kě)以得(de)出當A越大(dà)時(shí)，E值越大(dà)，見圖三 

根據以上(shàng)兩個(gè)定律，我們得(de)出在多(duō)層印制(zhì)闆分層及堆疊中應遵循以下基本原則： 
    ① 電(diàn)源平面應盡量靠近接地平面，并應在接地平面之下。 
    ② 布線層應安排與映象平面層相鄰。 
    ③ 電(diàn)源與地層阻抗最低(dī)。 
    ④ 在中間(jiān)層形成帶狀線，表面形成微帶線。兩者特性不同。 
    ⑤ 重要信号線應緊臨地層。 

    PCB闆的堆疊與分層 
    ① 二層闆 
    此闆僅能用于低(dī)速設計(jì)。EMC比較差。 
    ② 四層闆 
    由以下幾種疊層順序。下面分别把各種不同的疊層優劣作(zuò)說明(míng)。 
    表一 

注：S1信号布線一層，S2信号布線二層;GND地層;POWER電(diàn)源層 

    第一種情況，應當是四層闆中最好的一種情況。因為(wèi)外層是地層，對EMI有(yǒu)屏蔽作(zuò)用，同時(shí)電(diàn)源層同地層也可(kě)靠得(de)很(hěn)近，使得(de)電(diàn)源內(nèi)阻較小(xiǎo)，取得(de)最佳效果。但(dàn)第一種情況不能用于當本闆密度比較大(dà)的情況。因為(wèi)這樣一來(lái)，就不能保證第一層地的完整性，這樣第二層信号會(huì)變得(de)更差。另外，此種結構也不能用于全闆功耗比較大(dà)的情況。 
    表中的第二種情況，是我們平時(shí)最常用的一種方式。從闆的結構上(shàng)，也不适用于高(gāo)速數(shù)字電(diàn)路設計(jì)。因為(wèi)在這種結構中，不易保持低(dī)電(diàn)源阻抗。以一個(gè)闆2毫米為(wèi)例：要求Z0=50ohm. 以線寬為(wèi)8mil.銅箔厚為(wèi)35цm。這樣信号一層與地層中間(jiān)是0.14mm。而地層與電(diàn)源層為(wèi)1.58mm。這樣就大(dà)大(dà)的增加了電(diàn)源的內(nèi)阻。在此種結構中,由于輻射是向空(kōng)間(jiān)的，需加屏蔽闆，才能減少(shǎo)EMI。 
    表中第三種情況，S1層上(shàng)信号線質量最好。S2次之。對EMI有(yǒu)屏蔽作(zuò)用。但(dàn)電(diàn)源阻抗較大(dà)。此闆能用于全闆功耗大(dà)而該闆是幹擾源或者說緊鄰着幹擾源的情況下。 
    ③ 六層闆 

    表二 

A種情況，是常見的方式之一，S1是比較好的布線層。S2次之。但(dàn)電(diàn)源平面阻抗較差。布線時(shí)應注意S2對S3層的影(yǐng)響。 
    B種情況，S2層為(wèi)好的布線層，S3層次之。電(diàn)源平面阻抗較好。 
    C種情況，這種情況是六層闆中最好的情況，S1，S2，S3都是好的布線層。電(diàn)源平面阻抗較好。美中不足的是布線層同前兩種情況少(shǎo)了一層。 
    D種情況，在六層闆中，性能雖優于前三種，但(dàn)布線層少(shǎo)于前兩種。此種情況多(duō)在背闆中使用。 
    ④ 八層闆 
    表三 

八層闆，如果要有(yǒu)6個(gè)信号層，以A種情況為(wèi)最好。但(dàn)此種排列不宜用于高(gāo)速數(shù)字電(diàn)路設計(jì)。如果是5個(gè)信号層，以C種情況為(wèi)最好。在這種情況中，S1，S2，S3都是比較好的布線層。同時(shí)電(diàn)源平面阻抗也比較低(dī)。如果是4個(gè)信号層，以表三中B種情況為(wèi)最好。每個(gè)信号層都是良好布線層。在這幾種情況中，相鄰信号層應布線。 
    ⑤ 十層闆 
    表四 

十層闆如果有(yǒu)6個(gè)信号層，有(yǒu)A，B，C三種疊層順序。A種情況為(wèi)最好，C種次之，B種情況最差。其它沒有(yǒu)列出的情況，比這幾種情況更差。在A種情況中，S1，S6是比較好的布線層。S2，S3，S5次之。這中間(jiān)要特别指出的是，A同C，A種情況之所以好于C種情況，主要原因是因為(wèi)在C種情況中，GND層同POWER層的距離是由S5同GND層距離決定的。這樣就不一定能保證GND層同POWER層的電(diàn)源平面阻抗最小(xiǎo)。D種情況應當說是十層闆中綜合性能最好的疊層順序。每個(gè)信号層都是優良的布線層。E、F多(duō)用于背闆。其中F種情況對EMC的屏蔽作(zuò)用要好于E。不足之處是在于兩信号層相接，在布線上(shàng)要注意。 

    總之，PCB的分層及疊層是一個(gè)比較複雜的事情。有(yǒu)多(duō)方面的因素要考慮。但(dàn)我們應當記住我們要完成的功能，需要那(nà)些(xiē)關鍵因素。這樣才能找到一個(gè)符合我們要求的印制(zhì)闆分層及疊層順。