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PCB廠4、6層板層疊結構分析

文章來源：21IC電源網作者：鄧靈芝查看手機網址

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人氣：9017發布日期：2017-12-09 04:45【大中小】

對于PCB廠常用的 4 層板來說，有以下幾種層疊方式（從頂層到底層）。

(1)Siganl_1(Top)，GND(Inner_1)，POWER(Inner_2)，Siganl_2(Bottom)。

(2)Siganl_1(Top)，POWER(Inner_1)，GND(Inner_2)，Siganl_2(Bottom)。

(3)POWER(Top)，Siganl_1(Inner_1)，GND(Inner_2)，Siganl_2(Bottom)。

顯然，方案 3 電源層和地層缺乏有效的耦合，不應該被采用。

那么方案 1 和方案 2 應該如何進行選擇呢?

一般情況下，設計人員都會選擇方案 1 作為 4層板的結構。選擇的原因并非方案 2 不可被采用，而是一般的 PCB 板都只在頂層放置元器件，所以采用方案 1 較為妥當。

但是當在頂層和底層都需要放置元器件，而且內部電源層和地層之間的介質厚度較大，耦合不佳時，就需要考慮哪一層布置的信號線較少。對于方案 1而言，底層的信號線較少，可以采用大面積的銅膜來與 POWER 層耦合；反之，如果元器件主要布置在底層，則應該選用方案 2 來制板。

如果采用層疊結構，那么電源層和地線層本身就已經耦合，考慮對稱性的要求，一般采用方案 1。

6層板

在完成 4 層板的層疊結構分析后，下面通過一個 6 層板組合方式的例子來說明 6 層板層疊結構的排列組合方式和優選方法。

（1）Siganl_1（Top），GND（Inner_1），Siganl_2（Inner_2），Siganl_3（Inner_3），POWER（Inner_4），Siganl_4（Bottom）。

方案 1 采用了 4 層信號層和 2 層內部電源/接地層，具有較多的信號層，有利于元器件之間的布線工作，但是該方案的缺陷也較為明顯，表現為以下兩方面：

① 電源層和地線層分隔較遠，沒有充分耦合。

② 信號層 Siganl_2（Inner_2）和 Siganl_3（Inner_3）直接相鄰，信號隔離性不好，容易發生串擾。

（2）Siganl_1（Top），Siganl_2（Inner_1），POWER（Inner_2），GND（Inner_3），Siganl_3（Inner_4），Siganl_4（Bottom）。

方案 2 相對于方案 1，電源層和地線層有了充分的耦合，比方案 1 有一定的優勢，但是

Siganl_1（Top）和 Siganl_2（Inner_1）以及 Siganl_3（Inner_4）和 Siganl_4（Bottom）信號層直接相鄰，信號隔離不好，容易發生串擾的問題并沒有得到解決。

（3）Siganl_1（Top），GND（Inner_1），Siganl_2（Inner_2），POWER（Inner_3），GND（Inner_4），Siganl_3（Bottom）。

相對于方案 1 和方案 2，方案 3 減少了一個信號層，多了一個內電層，雖然可供布線的層面減少了，但是該方案解決了方案 1 和方案 2 共有的缺陷。

① 電源層和地線層緊密耦合。

② 每個信號層都與內電層直接相鄰，與其他信號層均有有效的隔離，不易發生串擾。

③ Siganl_2（Inner_2）和兩個內電層 GND（Inner_1）和 POWER（Inner_3）相鄰，可以用來傳輸高速信號。兩個內電層可以有效地屏蔽外界對 Siganl_2（Inner_2）層的干擾和Siganl_2（Inner_2）對外界的干擾。

綜合各個方面，方案 3 顯然是最優化的一種，同時，方案 3 也是 6 層板常用的層疊結構。通過對以上兩個例子的分析，相信讀者已經對層疊結構有了一定的認識，但是在有些時候，某一個方案并不能滿足所有的要求，這就需要考慮各項設計原則的優先級問題。遺憾的是由于電路板的板層設計和實際電路的特點密切相關，不同電路的抗干擾性能和設計側重點各有所不同，所以事實上這些原則并沒有確定的優先級可供參考。但可以確定的是，設計原則 2（內部電源層和地層之間應該緊密耦合）在設計時需要首先得到滿足，另外如果電路中需要傳輸高速信號，那么設計原則 3（電路中的高速信號傳輸層應該是信號中間層，并且夾在兩個內電層之間）就必須得到滿足。

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