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 層疊的定義及添加

對高速多層板來說，默認的兩層設計無法滿足布線信號質量及走線密度要求，這個時候需要對PCB層疊進行添加，以滿足設計的要求。

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正片層與負片層

正片層就是平常用于走線的信號層（直觀上看到的地方就是銅線），可以用“線”“銅皮”等進行大塊鋪銅與填充操作，如圖8-32所示。

圖8-32  正片層

負片層則正好相反，即默認鋪銅，就是生成一個負片層之后整一層就已經(jīng)被鋪銅了，走線的地方是分割線，沒有銅存在。要做的事情就是分割鋪銅，再設置分割后的鋪銅的網(wǎng)絡即可，如圖8-33所示。

圖8-33  負片層

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內電層的分割實現(xiàn)

在Protel版本中，內電壓是用“分裂”來分割的，而現(xiàn)在用的版本Altium Designer 19直接用“線條”、快捷鍵“PL”來分割。分割線不宜太細，可以選擇15mil及以上。分割鋪銅時，只要用“線條”畫一個封閉的多邊形框，再雙擊框內鋪銅設置網(wǎng)絡即可，如圖8-34所示。

圖8-34  雙擊給予網(wǎng)絡

正、負片都可以用于內電層，正片通過走線和鋪銅也可以實現(xiàn)。負片的好處在于默認大塊鋪銅填充，再進行添加過孔、改變鋪銅大小等操作都不需要重新鋪銅，這樣省去了重新鋪銅計算的時間。中間層用電源層和GND層（也稱地層、地線層、接地層）時，層面上大多是大塊鋪銅，這樣用負片的優(yōu)勢就很明顯。

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PCB層疊的認識

隨著高速電路的不斷涌現(xiàn)，PCB的復雜度也越來越高，為了避免電氣因素的干擾，信號層和電源層必須分離，所以就牽涉到多層PCB的設計。在設計多層PCB之前，設計者需要首先根據(jù)電路的規(guī)模、電路板的尺寸和電磁兼容（EMC）的要求來確定所采用的電路板結構，也就是決定采用4層、6層，還是更多層數(shù)的電路板。這就是設計多層板的一個簡單概念。

確定層數(shù)之后，再確定內電層的放置位置及如何在這些層上分布不同的信號。這就是多層PCB層疊結構的選擇問題。層疊結構是影響PCB的EMC性能的一個重要因素，一個好的層疊設計方案將會大大減小電磁干擾（EMI）及串擾的影響。

板的層數(shù)不是越多越好，也不是越少越好，確定多層PCB的層疊結構需要考慮較多的因素。從布線方面來說，層數(shù)越多越利于布線，但是制板成本和難度也會隨之增加。對生產廠家來說，層疊結構對稱與否是PCB制造時需要關注的焦點。所以，層數(shù)的選擇需要考慮各方面的需求，以達到最佳的平衡。

對有經(jīng)驗的設計人員來說，在完成元件的預布局后，會對PCB的布線瓶頸處進行重點分析，再綜合有特殊布線要求的信號線（如差分線、敏感信號線等）的數(shù)量和種類來確定信號層的層數(shù)，然后根據(jù)電源的種類、隔離和抗干擾的要求來確定內電層的層數(shù)。這樣，整個電路板的層數(shù)就基本確定了。

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常見的PCB層疊

確定了電路板的層數(shù)后，接下來的工作便是合理地排列各層電路的放置順序。圖8-35和圖8-36分別列出了常見的4層板和6層板的層疊結構。

圖8-35  常見的4層板的層疊結構

圖8-36  常見的6層板的層疊結構

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層疊分析

怎么層疊？哪樣層疊更好？一般遵循以下幾點基本原則。

① 元件面、焊接面為完整的地平面（屏蔽）。

② 盡可能無相鄰平行布線層。

③ 所有信號層盡可能與地平面相鄰。

④ 關鍵信號與地層相鄰，不跨分割區(qū)。

可以根據(jù)以上原則，對如圖8-35和圖8-36所示的常見的層疊方案進行分析，分析情況如下。

（1）3種常見的4層板的層疊方案優(yōu)缺點對比如表8-1所示。

（2）4種常見的6層板的層疊方案優(yōu)缺點對比如表8-2所示。

通過方案1到方案4的對比發(fā)現(xiàn)，在優(yōu)先考慮信號的情況下，選擇方案3和方案4會明顯優(yōu)于前面兩種方案。但是在實際設計中，產品都是比較在乎成本的，然后又因為布線密度大，通常會選擇方案1來做層疊結構，所以在布線的時候一定要注意相鄰兩個信號層的信號交叉布線，盡量讓串擾降到最低。

（3）常見的8層板的層疊推薦方案如圖8-37所示，優(yōu)選方案1和方案2，可用方案3。

圖8-37  常見的8層板的層疊推薦方案

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層的添加及編輯

確認層疊方案之后，如何在Altium Designer當中進行層的添加操作呢？下面簡單舉例說明如下。

（1）執(zhí)行菜單命令“設計-層疊管理器”或者按快捷鍵“DK”，進入如圖8-38所示的層疊管理器，進行相關參數(shù)設置。

圖8-38  層疊管理器

（2）單擊鼠標右鍵，執(zhí)行“Insert layer above”或“Insert layer below”命令，可以進行添加層操作，可添加正片或負片；執(zhí)行“Move layer up”或“Move layer down”命令，可以對添加的層順序進行調整。

（3）雙擊相應的名稱，可以更改名稱，，一般可以改為TOP、GND02、SIN03、SIN04、PWR05、BOTTOM這樣，即采用“字母+層序號（Altium Designer 19自帶這個功能）”，這樣方便讀取識別。

（4）根據(jù)層疊結構設置板層厚度。

（5）為了滿足設計的20H，可以設置負片層的內縮量。

（6）單擊“OK”按鈕，完成層疊設置。一個4層板的層疊效果如圖8-39所示。

圖8-39  4層板的層疊效果

建議信號層采取正片的方式處理，電源層和地線層采取負片的方式處理，可以在很大程度上減小文件數(shù)據(jù)量的大小和提高設計的速度。

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