多层板设计原则

1、高速PCB多层板叠层设计原则多层PCB通常用于高速、高性能的系统，其中一些层用 于电源或地参考平面，这些平面通常是没有分割的实体平 面。无论这些层做什么用途，电压为多少，它们将作为与之 相邻的信号走线的电流返回路径。构造一个好的低阻抗的电 流返回路径最重要的就是合理规划这些参考平面的设计。图 1所示为一种典型多层PCB叠层配置。信号层大部分位于这些金属实体参考平面层之间，构成 对称带状线或是非对称带状线。此外，板子的上、下两个表 面（顶层和底层），主要用于放置元件的焊盘，其上也有一 些信号走线，但不能太长，以减少来自走线的直接辐射。图1 一种典型多层PCB叠层配置通常用P表示参考平面层；S表示

2、信号层；T表示顶层; B表示底层。下面以一个12层的PCB来说明多层PCB的结构 和布局，如图6-14所示，其层的用途分配为“TPSP sPSPSsPB”。下面是一些关于多层PCB叠 层设计的原则。-为参考平面设定直流电压：解决电源完整性的一个 重要措施是使用去耦电容，而去耦电容只能放置在PCB的顶 层和底层，去耦电容的效果会严重受到与其相连的走线、焊 盘，以及过孔的影响，这就要求连接去耦电容的走线尽量短 而宽，过孔尽量短。如图所示，将第2层设置成分配给高速 数字器件（如处理器）的电源；将第4层设置成高速数字地; 而将去耦电源放置在PCB的顶层;这是一种比较合理的设计。 此外，要尽量保证由同一

3、个高速器件所驱动的信号走线以同 样的电源层作为参考平面，而且此电源层为高速器件的电 源。-确定多电源参考平面：多电源层将被分割成几个电 压不同的实体区域，如图所示中将第11层分配为多电源层， 那么其附近的第10层和底层上的信号电流将会遭遇不理想 的返回路径，使返回路径上出现缝隙。对于高速信号，这种 不合理的返回路径设计可能会带来严重的问题。所以，高速 信号布线应该远离多电源参考平面。多个地敷铜层可以有效地减小PCB的阻抗，减小共模 EMI。信号层应该和邻近的参考平面紧密耦合（即信号层 和邻近敷铜层之间的介质厚度要很小）；电源敷铜和地敷铜 应该紧密耦合。合理设计布线组合：为了完成复杂的布线，走线

4、的 层间转换是不可避免的，而把同一个信号路径所跨越的两个 层称为一个“布线组合”。信号层间转换时要保证返回电流 可以顺利地从-个参考平面流到另一个参考平面。事实上， 最妤的布线组合设计是避免返回电流从一个参考平面流到 另一个参考平面，而是简单地从参考平面的一个表面流到另 一个表面。如图所示中，第3层和第5层、第5层和第7层， 以及第7层和第9层都可以作为一个布线组合。但是把第3 层和第9层作为一个布线组合就不是合理的设计，它需要返 回电流从第4层耦合到第6层，再从第6层耦合到第8层， 这条路径对于返回电流并不通畅。尽管可以通过在过孔附近 放置去耦电容或者减小参考平面间的介质厚度来减小地弹， 但并非上策，在实际系统中可能还无法实现。设定布线方向：在同一信号层上，保证大多数布线 的方向是一致的，同时与相邻信号层的布线方向正交。如图所示中，可将第3层和第7层的布线方向设为“南北”走向， 而将第5层和第9层的布线方向设为“东西”走向。针对不同的系统，其叠层设计的配置有所不同，下面列 出一些常用的配置，如表所示。层致I23456791011124SGNDPWRs4S !SPWR6SSGNDPWRSS6SGNDSSPWKSwwpm6SPVRGNDSGNDS&GNDGNDPWRSGND(S8s 1SGNDSSPWR5s10SGNDSsGNDPWRSsGNDs10S