PCB多层设计要点

在实际的项目中单层或2层的PCB比例越来越少，主要原因是现在产品的集成度越来越高、速度越来越快，无论是因为板卡的空间有限、还是因为用到的芯片的管脚密度高、亦或是高速的电路需要保证其信号完整性等，4层以上的板子的设计成了硬件工程师一定会遇到的需求，需要在实际的项目中结合电磁场理论深入思考。

多层板指的是4层以及4层以上的PCB板。主要用于板卡尺寸受限、器件管脚密度较高以及需要保障性能的场景。

多层板带来的优点主要有这4点。

有优点就会有代价，当然这些缺点也无法阻挡多层板的需要，因为产品毕竟是满足性能需求为前提。

如果你的项目中需要多层板设计，先要确认你的库是否为多层构建的，同时了解一下制板厂的加工能力以及他们对设计的要求，然后再进行层数的设定。

0V平面也就是我们常说的地平面 – 地层，它的作用可大了，4层板一般就要专门的0V平面，即便是2层板，为了获得更好的性能，也需要大面积铺地。

层叠的原则，以及4层板2种不同的层叠方式，各有利弊，无法十全十美。

6层板的两种层叠方式。

我们经常提到的“高速电路”，究竟什么才是“高速”，并不一定频率非常高才算高速，低频率时钟的高速上升沿，如果电路中该上升沿在起作用，那也要按照高速数字设计的方式来考虑。

这个图谈到了两点 – 去偶电容的两个管脚通过过孔到电源平面和地平面的连接方式，以及0V平面要多出信号平面的边缘一定的距离（见后面的20H原则）

板子上的每一个过孔都是要付费的（统计结论一个板子加工成本的30-40%来自于过孔），而任何一个过孔都会带来信号的延迟，因为它们都等效为一个串联电杆和并联电容构成的低通滤波器，这就像过街天桥或者地下通道一样，对行人的速度会有所影响，走的越快的人通过地下通道的时候速度影响越大。

电源平面和地平面要尽可能贴近，而且地平面的边沿要超出电源平面边沿20个间距的尺寸，以降低边缘场对其它器件的影响。

板子上的信号线要避免平行走线，两根平行的走线会通过电容进行互感，从而导致交调（Crosstalk），实在不得已要进行平行走线的时候，就要保证两根走线的中心距离大于其线宽的3倍，并尽可能在走线下面铺设0V平面。

看起来像针对作恶多端的犯人押解的时候两边的保镖，对于发射能力比较强的信号线，在其边上铺设保护线，而保护线的两端都与0V平面相连接（保镖时刻与总部保持联系），如果走线较长，是每隔一段距离在保护线上通过过孔同0V平面进行连接，这个间隔可以是信号线上的信号波长的20分之一。

对于辐射能力强的IC或晶体其摆放位置也是有要求的，不能靠板子的边缘，因为它们会产生高密度的近场辐射，需要通过下面铺色的平面构成镜像终结辐射场，而这样的平面需要比器件的边沿多出至少5mm的距离。