3.3　多层板的设计

3.3.1　4层板的设计

4层板通常包含2个信号层、1个电源层和1个接地层。推荐的4层板的叠层结构形式 ^[17,27-29] 如图3-8所示，可以采用均等间隔距离结构和不均等间隔结构形式。均等间隔距离结构的信号线条有较高阻抗，可以达到105～130Ω。不均等间隔结构的布线层的阻抗可以具体设计为期望的数值。紧贴的电源层和接地层具有退耦作用。如果电源层和接地层之间的间距增大，则电源层和接地层的层间退耦作用基本上不存在，因此在设计电路时需在信号层（顶层）安装退耦电容。在4层板中，使用了电源层和接地层参考平面，使信号层到参考平面的物理尺寸要比双层板的小很多，可以减小RF（射频）辐射能量。

在4层板中，源线条与回流路径间的距离还是太大，仍然无法对电路和线条所产生的RF电流进行通量对消设计。可以在信号层布放一条紧邻电源层的地线，提供一个RF回流电流的回流路径，以增强RF电流的通量对消能力。

一个不均等间隔结构形式的4层板设计实例 ^[17] 如图3-9所示：顶层（第1层）为信号层，1oz铜，水平布线，布线层的阻抗可控，线条宽度为0.017in，间距为0.05in，阻抗为50Ω；第2层为接地层，1oz铜；第3层为电源层，1oz铜；底层（第4层）为信号层，1oz铜，垂直布线，布线层的阻抗可控，线条宽度为0.017in，间距为0.05in，阻抗为50Ω。

3.3.2　6层板的设计

6层板的叠层设计可以有多种结构形式，推荐的6层板结构形式 ^[17,27-29] 如图3-10所示。3种不同结构的6层板叠层设计形式如表3-3所示。

1 .结构形式 1

如表3-3所示，结构形式1有4个布线层和两个参考平面。这种结构的电源平面和接地平面采用小间距的结构，可以提供较低的电源阻抗，这个低阻抗特性可以改善电源的退耦效果。顶层和底层是较差的布线层，不适宜布放任何对外部RF感应敏感的线条。靠近接地平面的第2层是最好的布线层，可以用来布放那些富含RF频谱能量的线条。在确保RF回流路径的条件下，也可以用第5层作为其他高风险布线的布线层。第1层和第2层、第5层和第6层应采用交叉布线。

2 .结构形式 2

如表3-3所示，结构形式2也有4个布线层和两个参考平面。这种结构的电源平面和接地平面之间有两个信号层，电源平面与接地平面之间不存在任何电源退耦作用。靠近接地平面的第3层是最好的布线层。第1层、第4层和第6层是可布线层。这种层间安排的布线层阻抗低，可以满足对信号完整性的一些要求。另外，参考平面层对RF能量向环境中的传播也有屏蔽作用。

3 .结构形式 3

如表3-3所示，结构形式3也有3个布线层和3个参考平面。当有太多的印制线条需要布放，但又无法安排4个布线层时，可以采用这种结构形式。在这种结构形式中，将一个信号平面变成接地平面可以获得较低的传输线阻抗。这种结构的第2层和第3层电源平面和接地平面采用小间距的结构，可以提供较低的电源阻抗，这个低阻抗特性可以改善电源的退耦效果。在第3层和第5层之间的信号层（第4层）是最好的布线层，时钟等高风险线条必须布在第4层，这一层在构造上形成同轴传输线结构，可以保证信号完整性和对EMI能量进行抑制。底层是次好的布线层。顶层是可布线层。

一个不均等间隔结构形式的6层板设计实例 ^{[ 17 ]} 如图3-11所示。顶层（第1层）为信号层，1oz铜，水平布线，阻抗可控，线条宽度为0.008in，间距为0.025in，阻抗为50Ω；第2层为接地层，1oz铜；第3层为信号层，1oz铜，垂直布线，阻抗可控，线条宽度为0.0065in，间距为0.025in，阻抗为50Ω（偏移带状线）；第4层为信号层，1oz铜，水平布线，阻抗可控，线条宽度为0.0065in，间距为0.025in，阻抗为50Ω（偏移带状线）；第5层为电源层，1oz铜；底层（第6层）为信号层，1oz铜，垂直布线，阻抗可控，线条宽度为0.008in，间距为0.025in，阻抗为50Ω。

3.3.3　8层板的设计

8层板的叠层设计可以有多种结构形式，两种常用不同结构的8层板叠层设计形式 ^[17,27-29] 如表3-4所示。

1 .结构形式 1

如表3-4所示，结构形式1有6个布线层和2个参考平面。这种叠层结构的电源退耦特性很差，EMI的抑制效果较差。顶层和底层是EMI特性很差的布线层。紧靠第3层（接地层）的第2层和第4层是时钟线的最好布线层，应采用交叉布线。紧靠第6层（电源层）的第5层和第7层是可接受的布线层。埋入式的微带线层产生的辐射低于带状线经跳线传输产生的RF辐射。经跳线传输RF能量时，可以造成EMI辐射。

2 .结构形式 2

如表3-4所示，结构形式2有4个布线层和4个参考平面。这种叠层结构的信号完整性和EMC特性都是最好的，可以获得最佳的退耦功能和强的通量对消作用。顶层和底层是EMI可布线层。在第5层（电源层）和第7层（接地层）之间的第6层是时钟线的最好布线层。在第2层（接地层）和第4层（接地层）之间的第3层是时钟线的最佳布线层。第3层和第6层几乎具有相同的阻抗，这2层都具有最佳的信号完整性和RF通量对消特性。在第4层（接地层）和第5层（电源层）的接地平面/电源平面采用小间距的结构，可以提供较低的电源阻抗，可以改善电源的退耦效果。在第2层（接地层）和第7层（接地层）的接地平面可以作为RF回流层。

应注意的是这种叠层结构存在多种阻抗值，在微带线层和带状线层跳层时，会对信号的完整性造成伤害。

3 .其他结构形式

其他结构形式的8层板叠层设计形式 ^[17,27-29] 如表3-5所示。

3.3.4　10层板的设计

10层板的叠层设计可以有多种结构形式，两种不同结构的10层板叠层设计形式 ^[17,27-29] 如表3-6所示。根据前面对6层和8层板的层间安排的一些讨论，对于10层或更多层的PCB的叠层设计也可以采用同样的原理进行安排。采用的PCB的层数越多，越要注意布线层与参考平面（零平面）的位置关系。多个参考平面的设置会使线条阻抗控制更容易，RF通量对消特性也可以得到进一步改善。对于高速数字电路的PCB，应使接地平面和电源平面直接相邻，使用额外的接地平面而不是电源平面来隔离布线层。

1 . 结构形式 1

如表3-6所示，结构形式1有6个布线层和4个参考平面。顶层和底层是较好的布线层。最好的布线层是紧靠接地平面的第3层、第4层和第5层，可作为时钟等布线层。紧靠电源平面的第7层是可布线层。在第5层（接地层）和第6层（电源层）的接地平面和电源平面采用小间距的结构，可以提供较低的电源阻抗，改善电源的退耦效果。

2 .结构形式 2

如表3-6所示，结构形式2有6个布线层和4个参考平面。顶层和底层是较差的布线层。紧靠电源平面的第2层和第9层是可布线层。在两个接地平面，第4层和第7层之间的布线层（第5层和第6层）是最好的布线层，可作为时钟等布线层。在第4层（接地层）和第3层（+3.3V电源层），以及第7层（接地层）和第8层（+5V电源层）的接地平面/电源平面采用小间距的结构，可以提供较低的电源阻抗，改善电源的退耦效果。

一个不均等间隔结构形式的10层板设计实例 ^{[ 17 ]} 如图3-12所示。图中，顶层（第1层）为信号层，1oz铜，水平布线，阻抗可控，线条宽度为0.018in，间距为0.050in，阻抗为50Ω（微带线）；第2层为信号层，1oz铜，垂直布线，阻抗可控，线条宽度为0.007in，间距为0.025in，阻抗为50Ω（嵌入式微带线）；第3层为接地层，1oz铜；第4层为信号层，1oz铜，水平布线，阻抗可控，线条宽度为0.006in，间距为0.025in，阻抗为50Ω（偏移带状线）；第5层为信号层，1oz铜，垂直布线，阻抗可控，线条宽度为0.011in，间距为0.050in，阻抗为50Ω（偏移带状线）；第6层为信号层，1oz铜，水平布线，阻抗可控，线条宽度为0.011in，间距为0.050in，阻抗为50Ω（偏移带状线）；第7层为信号层，1oz铜，垂直布线，阻抗可控，线条宽度为0.006in，间距为0.025in，阻抗为50Ω（偏移带状线）；第8层为电源层，1oz铜；第9层为信号层，1oz铜，水平布线，阻抗可控，线条宽度为0.007in，间距为0.025in，阻抗为50Ω（嵌入式微带线）；第10层为信号层，1oz铜，垂直布线，阻抗可控，线条宽度为0.018in，间距为0.050in，阻抗为50Ω（嵌入式微带线）。