大家好，我是阿星

今天和大家聊一下PCB設(shè)計中層數(shù)的設(shè)計;

在PCB的EMC設(shè)計考慮中，首先涉及的便是層的設(shè)置;單板的層數(shù)由電源、地的層數(shù)和信號層數(shù)組成;電源層、地層、信號層的相對位置以及電源、地平面的分割對單板的EMC指標(biāo)至關(guān)重要。

根據(jù)單板的電源、地的種類、信號密度、板級工作頻率、有特殊布線要求的信號數(shù)量，以及綜合單板的性能指標(biāo)要求與成本承受能力，確定單板的層數(shù);對于EMC指標(biāo)要求苛刻(如：產(chǎn)品需認(rèn)證CISPR16CLASSB)而相對成本能承受的情況下，適當(dāng)增加地平面乃是PCB的EMC設(shè)計的殺手锏之一。

1、VCC/GND的層數(shù)

單板電源的層數(shù)由其種類數(shù)量決定;對于單一電源供電的PCB，一個電源平面足夠了;對于多種電源，若互不交錯，可考慮采取電源層分割(保證相鄰層的關(guān)鍵信號布線不跨分割區(qū));對于電源互相交錯(尤其是象8260等IC，多種電源供電，且互相交錯)的單板，則必須考慮采用2個或以上的電源平面，每個電源平面的設(shè)置需滿足以下條件：·單一電源或多種互不交錯的電源;·相鄰層的關(guān)鍵信號不跨分割區(qū);地的層數(shù)除滿足電源平面的要求外，還要考慮：·元件面下面(第2層或倒數(shù)第2層)有相對完整的地平面;·高頻、高速、時鐘等關(guān)鍵信號有一相鄰地平面;·關(guān)鍵電源有一對應(yīng)地平面相鄰(如48V與BGND相鄰)。

2、電源層、地層、信號層的相對位置

VCC、GND平面的阻抗以及電源、地之間的EMC環(huán)境問題

電源、地平面存在自身的特性阻抗，電源平面的阻抗比地平面阻抗高;為降低電源平面的阻抗，盡量將PCB的主電源平面與其對應(yīng)的地平面相鄰排布并且盡量靠近，利用兩者的耦合電容，降低電源平面的阻抗;電源地平面構(gòu)成的平面電容與PCB上的退耦電容一起構(gòu)成頻響曲線比較復(fù)雜的電源地電容，它的有效退耦頻帶比較寬，(但存在諧振問題)。

3、VCC、GND作為參考平面，兩者的作用和區(qū)別

電源、地平面均能用作參考平面，且有一定的屏蔽作用;但相對而言，電源平面具有較高的特性阻抗，與參考電平存在較大的電位勢差;從屏蔽的角度，地平面一般均作了接地處理，并作為基準(zhǔn)電平參考點(diǎn)，其屏蔽效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于電源平面;在選擇參考平面時，應(yīng)優(yōu)選地平面。

對于電源、地的層數(shù)以及信號層數(shù)確定后，它們之間的相對排布位置是每一個EMC工程師都不能回避的話題;單板層的排布一般原則：a.元件面下面(第二層)為地平面，提供器件屏蔽層以及為頂層布線提供參考平面;b.所有信號層盡可能與地平面相鄰;c.盡量避免兩信號層直接相鄰;d.主電源盡可能與其對應(yīng)地相鄰;e.兼顧層壓結(jié)構(gòu)對稱。

對于母板的層排布，鑒于我司現(xiàn)有母板很難控制平行長距離布線，對于板級工作頻率在50MHZ以上的(50MHZ以下的情況可參照，適當(dāng)放寬)，建議排布原則：a.元件面、焊接面為完整的地平面(屏蔽);b.無相鄰平行布線層;c.所有信號層盡可能與地平面相鄰;d.關(guān)鍵信號與地層相鄰，不跨分割區(qū)。

此方案為CAD室現(xiàn)行四層PCB的主選層設(shè)置方案，在元件面下有一地平面，關(guān)鍵信號優(yōu)選布TOP層;至于層厚設(shè)置，有以下建議：

·滿足阻抗控制

芯板(GND到POWER)不宜過厚，以降低電源、地平面的分布阻抗;保證電源平面的去藕效果;

為了達(dá)到一定的屏蔽效果，有人試圖把電源、地平面放在TOP、BOTTOM層，即采用方案

此方案為了達(dá)到想要的屏蔽效果，至少存在以下缺陷：·電源、地相距過遠(yuǎn)，電源平面阻抗較大·電源、地平面由于元件焊盤等影響，極不完整·由于參考面不完整，信號阻抗不連續(xù)實(shí)際上，由于我司大量采用表貼器件，對于器件越來越密的情況下，本方案的電源、地幾乎無法作為完整的參考平面，預(yù)期的屏蔽效果很難實(shí)現(xiàn);

審核編輯：湯梓紅