高速PCB叠层设计实战技巧演练

　　设计高速印刷电路板，最要紧的是要抓住高速电路板设计中的三要素：一、高速电路板的层叠设计；二、电路板信号线的阻抗控制；三、多负载互联信号线的拓扑结构。如何您在设计高速电路板中考虑了上面的三个最为基本的要素，那就成功了一半。当然，更深入方面也是要时刻的关注，如：各高速互联接口的时序分析；Ghz信号的驱肤效应分析；热分析；电磁辐射分析等等，需要考虑的因数是非常的多。本文将从一个四层板的最为简单的例子出发浅谈高速电路板的层叠设计，以抛砖引玉和大家一起交流提高。
　　一、叠层设计需要考虑的内容和原则
　　在叠层设计设计中需要考虑的最基本的内容有：
　　一、 高速信号层的分布；
　　二、 地层的分布；
　　三、 电源层的分布。
　　如果电路板的层数越多，高速信号层、地层、电源层的排列组合的种类也就越多。就算是简单的四层板也有好几种组合方式（后面专门谈），究竟那种组合最适合你的产品设计，这就需要进行一系列的评估。但总的原则只有两条：
　　第一条：高速信号线如在外层（TOP／BOTTOM），必须使这些信号线构成微带线。如果高速信号线在内层，必须使这些信号线构成微带线或带状线。
　　第二条：电源层和地层之间需要良好的耦合，以尽可能的降低电源层和地层之间的阻抗同时增大电源层和地层结构的谐振频率。
　　二、四层的叠层设计分析
　　在多层板中最为简单的莫过于四层板了，现在我们就以四层板为例进行叠层设计分析，以抛砖引玉以帮助大家进行6、8、10、12。。。等多层板的叠层设计。
　　四层板较为简单，常用的叠层的方式只有三种，如下：
　　TOP ――――――――――――― Signal
　　Inter1 ――――――――――――― GND
　　Inter2 ――――――――――――― POWER
　　BOTTOM ――――――――――――― Signal2
　　TOP ――――――――――――― Signal1
　　Inter1 ――――――――――――― POWER
　　Inter2 ――――――――――――― GND
　　BOTTOM ――――――――――――― Signal2
　　TOP ――――――――――――― GND
　　Inter1 ――――――――――――― Signal1
　　Inter2 ――――――――――――― GND
　　BOTTOM ――――――――――――― Signal2
　　做过四层板的都会知道。大家选用方案一的应该是最多的。那为什么要选它呢？其他都不好吗？其实不然，有时候我用还需要用方案二比较合适自己的产品。当然，方案三是比较差的。那样如何进行选择呢？别忘了上面我们谈到的两个基本原则。
　　第一条：只要做到GND层、POWER层的完整性不被分割三个叠层方案基本上都可以满足。看来第二条：电源层和地层之间需要良好的耦合，是选择四层线路板的关键。从叠层上看，方案三的电源层和地层的耦合是最差的，可以马上排除。
　　但方案一、方案二要如何取舍呢？让我们具体的代入线路板的各个参数，如下图：
　　TOP ――――――――――――― Signal 1.9mi
　　2116 4.5mil
　　Inter1 ――――――――――――― GND 1.2mil
　　Core 44.5 mi
　　Inter2 ――――――――――――― POWER 1.2mil
　　2116 4.5mil
　　BOTTOM ――――――――――――― Signal2 1.9mil
　　这是一块1.5mm厚50欧线路阻抗控制的四层板，从上面的数据我们可以知道，不管是方案一、还是方案二，电源和地直接的距离都是非常的大 44.5mil。为保证电源和地直接的良好耦合，对于方案一而言最好的方式是BOTTOM层的信号线少，可以铺上大面积的地铜和power层耦合良好。对于方案二而言最好的方式是TOP层的信号少，可以铺上大面积的地铜和power层耦合良好。从上面的分析，可以很轻松的得出如下结论：如果我们大部分的高速信号走线能够在TOP处理完，我们应该选用方案一。同样，如果我们大部分的高速信号走线能够在BOTTOM处理完，我们应该选用方案二。