干货 | PCB层叠EMC系列知识

这种叠层的主要优点是外层的平面为内部层上的信号走线提供了屏蔽。缺点是，地平面可能会很大程度地被PCB上高密度安装的元件焊盘所切割。这可以在一定程度上缓解，方法是倒转平面、放置电源平面在元件侧及放置地平面在板的另一边。

第二，有些人不喜欢有一个暴露的电源平面，第三，埋藏的信号层使板返工困难。该层叠满足目标(1)，(2)，部分满足目标(4)。

这三个问题中的两个可以通过图3b所示的层叠来缓解，其中两个外平面是地平面，电源作为走线在信号平面上布线。电源应该以栅格方式布线，在信号层使用宽迹线。

这种层叠两个额外的优点是：

(1)两个地面平面提供低得多的接地阻抗，从而减少共模电缆辐射；

(2)这两个地面平面可以在板的外围缝在一起，将所有信号迹线封闭在法拉第笼中。

从EMC的角度来看，这种层叠如果做得好可能是四层PCB中最好的层叠结构。现在我们已经满足了目标(1)，(2)，(4)和(5)，而只使用一个四层板。

图4显示了第四种可能性，不是常用的，而是一种可以表现得很好的可能性。这类似于图2，但是用地面平面代替了电源平面，并且电源作为信号层上的迹线去布线。          

这种层叠克服了前面提到的返工问题，还由于两个地平面而提供了低的地阻抗。然而，这些平面并没有提供任何屏蔽。此配置满足目标(1)、(2)和(5)，但不满足目标(3)或(4)。

所以，正如你所看到的还有比你最初想象的更多的选择用于四层板层叠，有可能用四层PCB来满足我们五个目标中的四个。从EMC的角度来看，图2、图3b和图4的层叠都可以工作得很好。

二、六层板

大多数六层板由四个信号走线层和两个平面层组成，从EMC的角度来看，六层板通常优于四层板。

图5中所示的是一个在六层板上不能使用的层叠结构。

这些平面不为信号层提供屏蔽，且其中两个信号层(1和6)不相邻于一个平面。只有当所有的高频信号都在第2层和第5层走线，并且只有非常低的频率信号，或者更好的情况是根本没有信号线(只是安装焊盘)布在第1层和第6层时，这种安排才能正常工作。

如果使用，第1层和第6层上的任何未使用的区域都应该铺地，并在尽可能多的位置用vias连接在主地面上。

这个配置仅仅满足我们原始目标中的1个（目标3）。

在六层可用的情况下，为高速信号提供两个埋层的原则(如图3所示)很容易实现，如图6所示。这种配置还提供了两个用于走低速信号的表面层。

这可能是最常见的六层层叠结构且如果做的好可以很有效地控制电磁发射。此配置满足目标1,2,4，但不满足目标3,5。它的主要缺点是电源平面和地平面的分离。

由于这个分离，电源平面和地平面之间没有很大的平面间电容，因此必须仔细进行去耦设计来应对这一情况。有关去耦的更多信息，请参阅我们的去耦技术小窍门。

一个几乎相同的、性能良好的六层板层叠结构见图7。

H1表示信号1的水平走线层，V1表示信号1的垂直走线层，H2和V2对于信号2表示相同意思，这种结构的优点是正交走线信号总是参考同一平面。

要理解为什么这很重要，请参阅第6部分中关于信号换参考平面的部分。缺点是第一层和第六层的信号没有屏蔽。

因此，信号层应非常靠近其相邻的平面，并且使用较厚的中间芯层来组成所需的板厚。0.060英寸厚板的典型间距可能是0.005"/0.005"/0.040"/0.005"/0.005"/0.005"。这种结构满足目标1和目标2，但不满足目标3、4或5。

另一个性能优良的六层板如图8所示。它提供了两个信号埋层和相邻的电源和地平面，满足所有五个目标。然而，最大的缺点是它只有两个走线层，因此不经常使用。

六层板比四层板更容易获得良好的电磁兼容性能。我们也有四个信号走线层的优势，而不是局限于两个。

正如四层电路板的情况一样，六层PCB可以满足我们五个目标中的四个。如果我们将自己限制在两个信号走线层，这五个目标都可以满足。从EMC的角度来看，图6、图7和图8的结构都可以很好地工作。