詳解PCB多層板設(shè)計時的EMI的規(guī)避技巧

通用高性能6層板設(shè)計一般將第1和第6層布為地層，第3和第4層走電源和地。由于在電源層和接地層之間是兩層居中的雙微帶信號線層，因而EMI抑制能力是優(yōu)異的。該設(shè)計的缺點(diǎn)在于走線層只有兩層。前面介紹過，如果外層走線短且在無走線區(qū)域鋪銅，則用傳統(tǒng)的6層板也可以實(shí)現(xiàn)相同的堆疊。

另一種6層板布局為信號、地、信號、電源、地、信號，這可實(shí)現(xiàn)高級信號完整性設(shè)計所需要的環(huán)境。信號層與接地層相鄰，電源層和接地層配對。顯然，不足之處是層的堆疊不平衡。

這通常會給加工制造帶來麻煩。解決問題的辦法是將第3層所有的空白區(qū)域填銅，填銅後如果第3層的覆銅密度接近于電源層或接地層，這塊板可以不嚴(yán)格地算作是結(jié)構(gòu)平衡的電路板。填銅區(qū)必須接電源或接地。連接過孔之間的距離仍然是1/20波長，不見得處處都要連接，但理想情況下應(yīng)該連接。10層板

由于多層板之間的絕緣隔離層非常薄，所以10或12層的電路板層與層之間的阻抗非常低，只要分層和堆疊不出問題，完全可望得到優(yōu)異的信號完整性。要按62mil厚度加工制造12層板，困難比較多，能夠加工12層板的制造商也不多。

由于信號層和回路層之間總是隔有絕緣層，在10層板設(shè)計中分配中間6層來走信號線的方案并非最佳。另外，讓信號層與回路層相鄰很重要，即板布局為信號、地、信號、信號、電源、地、信號、信號、地、信號。

這一設(shè)計為信號電流及其回路電流提供了良好的通路。恰當(dāng)?shù)牟季€策略是，第1層沿X方向走線，第3層沿Y方向走線，第4層沿X方向走線，以此類推。直觀地看走線，第1層1和第3層是一對分層組合，第4層和第7層是一對分層組合，第8層和第10層是最後一對分層組合。當(dāng)需要改變走線方向時，第1層上的信號線應(yīng)藉由“過孔"到第3層以後再改變方向。實(shí)際上，也許并不總能這樣做，但作為設(shè)計概念還是要盡量遵守。

同樣，當(dāng)信號的走線方向變化時，應(yīng)該藉由過孔從第8層和第10層或從第4層到第7層。這樣布線可確保信號的前向通路和回路之間的耦合最緊。例如，如果信號在第1層上走線，回路在第2層且只在第2層上走線，那麼第1層上的信號即使是藉由“過孔"轉(zhuǎn)到了第3層上，其回路仍在第2層，從而保持低電感、大電容的特性以及良好的電磁屏蔽性能。

如果實(shí)際走線不是這樣，怎麼辦?比如第1層上的信號線經(jīng)由過孔到第10層，這時回路信號只好從第9層尋找接地平面，回路電流要找到最近的接地過孔 (如電阻或電容等元件的接地引腳)。如果碰巧附近存在這樣的過孔，則真的走運(yùn)。假如沒有這樣近的過孔可用，電感就會變大，電容要減小，EMI一定會增加。

當(dāng)信號線必須經(jīng)由過孔離開現(xiàn)在的一對布線層到其他布線層時，應(yīng)就近在過孔旁放置接地過孔，這樣可以使回路信號順利返回恰當(dāng)?shù)慕拥貙?。對于?層和第7層分層組合，信號回路將從電源層或接地層(即第5層或第6層)返回，因?yàn)殡娫磳雍徒拥貙又g的電容耦合良好，信號容易傳輸。

多電源層的設(shè)計

如果同一電壓源的兩個電源層需要輸出大電流，則電路板應(yīng)布成兩組電源層和接地層。在這種情況下，每對電源層和接地層之間都放置了絕緣層。這樣就得到我們期望的等分電流的兩對阻抗相等的電源匯流排。如果電源層的堆疊造成阻抗不相等，則分流就不均勻，瞬態(tài)電壓將大得多，并且EMI會急劇增加。

如果電路板上存在多個數(shù)值不同的電源電壓，則相應(yīng)地需要多個電源層，要牢記為不同的電源創(chuàng)建各自配對的電源層和接地層。在上述兩種情況下，確定配對電源層和接地層在電路板的位置時，切記制造商對平衡結(jié)構(gòu)的要求。

總結(jié)

電路板設(shè)計中厚度、過孔制程和電路板的層數(shù)不是解決問題的關(guān)鍵，優(yōu)良的分層堆疊是保證電源匯流排的旁路和去耦、使電源層或接地層上的瞬態(tài)電壓最小并將信號和電源的電磁場屏蔽起來的關(guān)鍵。理想情況下，信號走線層與其回路接地層之間應(yīng)該有一個絕緣隔離層，配對的層間距(或一對以上)應(yīng)該越小越好。根據(jù)這些基本概念和原則，才能設(shè)計出總能達(dá)到設(shè)計要求的電路板。