PCB 堆叠是决定产品EMC性能的重要因素。 良好的分层可以非常有效地减少来自 PCB 回路（差模发射）以及连接到电路板的电缆（共模发射）的辐射。

另一方面，不良级联会大大增加两种机制的辐射。 考虑板材堆叠的重要因素有四个：

1.层数；

2. 使用的层数和类型（电源和/或地）；

3. 层的顺序或顺序；

4.层间间隔。

通常只考虑层数。 在许多情况下，其他三个因素同样重要，而第四个因素有时甚至连 PCB 设计人员都不知道。 在确定层数时，请考虑以下事项：

1、信号量和布线成本；

2. 频率；

3. 产品是否必须满足Class A或Class B的发射要求？

4. PCB在屏蔽或非屏蔽外壳中；

5.设计团队的EMC工程专业知识。

通常只考虑第一项。 事实上，所有项目都是至关重要的，应该平等考虑。 如果要以最少的时间和成本实现最佳设计，最后一项尤为重要，不应忽视。

与两层板相比，使用接地和/或电源平面的多层板显着减少了辐射发射。 使用的一般经验法则是四层板产生的辐射比两层板少 15dB，所有其他因素都相同。 由于以下原因，具有平坦表面的板比没有平坦表面的板要好得多：

1. 它们允许将信号路由为微带线（或带状线）。 这些结构是受控阻抗传输线，其辐射比两层板上使用的随机布线少得多；

2. 接地层显着降低了接地阻抗（从而降低了接地噪声）。

尽管两个板已成功用于 20-25mhz 的非屏蔽外壳，但这些情况是例外而不是规则。 高于 10-15mhz 时，通常应考虑多层面板。

使用多层板时，您应该尝试实现五个目标。 它们分别是：

1、信号层应始终与平面相邻；

2、信号层应与其相邻平面紧密耦合（接近）；

3、电源平面和地平面要紧密结合；

4、高速信号应该埋在两个平面之间的线路中，平面可以起到屏蔽作用，并且可以抑制高速印制线路的辐射；

5. 多个接地平面有很多优点，因为它们会降低电路板的接地（参考平面）阻抗，减少共模辐射。

通常，我们面临信号/平面邻近耦合（目标 2）和电源/接地平面邻近耦合（目标 3）之间的选择。 使用传统的 PCB 构建技术，相邻电源和接地层之间的平板电容不足以在 500 MHz 以下提供足够的去耦。

因此，去耦必须通过其他方式解决，我们一般应该选择信号与电流返回平面之间的紧耦合。 信号层和电流返回平面之间紧密耦合的优势将超过平面之间电容的轻微损失所带来的劣势。

八层是可用于实现所有这五个目标的最少层数。 其中一些目标将不得不在四层和六层板上妥协。 在这些条件下，您必须确定哪些目标对手头的设计最重要。

不应将上述段落解释为您无法在四层或六层板上进行良好的 EMC 设计。 它只是表明并非所有目标都可以同时实现，需要某种妥协。

由于所有所需的 EMC 目标都可以使用八层来实现，因此除了容纳额外的信号布线层外，没有理由使用超过八层。

从机械角度来看，另一个理想的目标是使 PCB 板的横截面对称（或平衡）以防止翘曲。

比如在八层板上，如果第二层是平面，那么第七层也应该是平面。

因此，此处介绍的所有配置均使用对称或平衡结构。 如果允许不对称或不平衡结构，则可以构建其他级联配置。

四层板

最常见的四层板结构如图1所示（电源平面和接地平面可以互换）。 它由四个均匀分布的层组成，带有一个内部电源层和一个接地层。 这两个外部布线层通常具有正交的布线方向。

虽然这种结构比双面板好得多，但它有一些不太理想的特点。

对于第 1 部分中的目标列表，此堆栈仅满足目标 (1)。 如果各层等距，则信号层与电流返回平面之间存在较大间隙。 电源平面和接地平面之间也有很大的间隙。

对于四层板，我们无法同时纠正两个缺陷，因此我们必须决定哪个对我们最重要。

如前所述，相邻电源和接地层之间的层间电容不足以使用传统的 PCB 制造技术提供足够的去耦。

去耦必须通过其他方式处理，我们应该选择信号和电流返回平面之间的紧密耦合。 信号层和电流返回平面之间紧密耦合的优点将超过层间电容略有损失的缺点。

因此，提高四层板的EMC性能最简单的方法就是让信号层尽可能靠近平面。 10mil)，并在电源和接地层之间使用大介质芯 (> 40mil)，如图2所示。

这具有三个优点和几个缺点。 信号环路面积更小，因此产生的差模辐射更少。 对于布线层与平面层间隔5mil的情况，相对于等间距堆叠结构，可以实现10dB以上的环路辐射降低。

其次，信号线与地的紧密耦合降低了平面阻抗（电感），从而降低了连接到电路板的电缆的共模辐射。

第三，布线与平面的紧密耦合将减少布线之间的串扰。 对于固定电缆间距，串扰与电缆高度的平方成正比。 这是减少四层 PCB 辐射的最简单、最便宜和最容易被忽视的方法之一。

通过这种级联结构，我们同时满足目标（1）和（2）。

四层叠层结构还有哪些可能性？ 那么，我们可以使用一些非常规的结构，即切换图 2 中的信号层和平面层，以产生图 3A 所示的级联。

这种层压的主要优点是外层为内层上的信号路由提供了屏蔽。 缺点是接地层可能会被 PCB 上的高密度元件焊盘严重切割。 通过反转平面，将电源平面放在元件的一侧，并将接地平面放在电路板的另一侧，可以在一定程度上缓解这种情况。

其次，有些人不喜欢外露的电源层，第三，掩埋的信号层使电路板难以返工。 级联满足目标（1）、（2），并且部分满足目标（4）。

这三个问题中的两个可以通过级联来缓解，如图 3B 所示，其中两个外层是接地层，电源在信号层上作为布线布线。电源应使用信号层中的宽走线进行光栅布线。

这种级联的另外两个优点是：

(1) 两个接地层提供低得多的接地阻抗，从而减少共模电缆辐射；

(2) 两个地平面可以在板的外围缝合在一起，以密封法拉第笼中的所有信号迹线。

从 EMC 的角度来看，这种分层如果做得好，可能是四层 PCB 中最好的分层。 现在我们只用一张四层板就达到了目标（1）、（2）、（4）和（5）。

图 4 显示了第四种可能性，不是通常的一种，而是一种表现良好的可能性。 这与图2类似，但使用地平面代替电源平面，电源作为信号层上的走线用于布线。

这种级联克服了前面提到的返工问题，并且由于有两个接地层，还提供了低接地阻抗。 然而，这些平面不提供任何屏蔽。 此配置满足目标 (1)、(2) 和 (5)，但不满足目标 (3) 或 (4)。

因此，正如您所看到的，四层分层的选择比您最初想象的要多，而且四层 PCBS 可以满足我们五个目标中的四个。 从 EMC 的角度来看，图 2、3b 和 4 的分层都运行良好。

6层板

大多数六层板由四个信号布线层和两个平面层组成，从EMC的角度来看，六层板一般优于四层板。

图 5 显示了无法用于六层板的级联结构。

这些平面不为信号层提供屏蔽，并且其中两个信号层（1和6）不与平面相邻。 这种安排只有在所有高频信号都在第 2 层和第 5 层布线时才有效，并且只有非常低频的信号，或者更好的是，在第 1 层和第 6 层布线根本没有信号线（只有焊盘）。

如果使用，则 1 层和 6 层的任何未使用区域应尽可能多地铺设并连接到主楼层。

这种配置仅满足我们最初的目标之一（目标 3）。

有了六个可用层，就可以轻松实现为高速信号提供两个埋层的原理（如图 3 所示），如图 6 所示。 这种配置还为低速信号提供了两个表面层。

这可能是最常见的六层结构，如果做得好，可以非常有效地控制电磁辐射。 此配置满足目标 1,2,4、3,5、XNUMX，但不满足目标 XNUMX、XNUMX。 它的主要缺点是电源层和地层分离。

由于这种分离，电源层和地层之间没有太多的层间电容，因此必须进行仔细的去耦设计以应对这种情况。 有关去耦的更多信息，请参阅我们的去耦技术提示。

图 7 显示了一个几乎相同、性能良好的六层层压结构。

H1代表信号1的水平走线层，V1代表信号1的垂直走线层，H2和V2代表信号2的意义相同，这种结构的优点是正交走线信号总是指向同一个平面。

要了解为什么这很重要，请参阅第 6 部分中有关信号到参考平面的部分。 缺点是第1层和第6层信号没有屏蔽。

因此，信号层应非常靠近其相邻平面，并应使用较厚的中间芯层来弥补所需的板厚。 典型的 0.060 英寸厚板间距很可能是 0.005″/0.005″/0.040″/0.005″/0.005″/0.005″。 这种结构满足目标 1 和 2，但不满足目标 3、4 或 5。

另一种性能优异的六层板如图8所示。 它提供两个信号埋层以及相邻的电源和接地层，以满足所有五个目标。 不过最大的缺点是它只有两层布线层，所以用的不是很频繁。

六层板比四层板更容易获得良好的电磁兼容性。 我们还拥有四个信号路由层的优势，而不是仅限于两个。

与四层电路板的情况一样，六层 PCB 满足了我们五个目标中的四个。 如果我们将自己限制在两个信号路由层，那么所有五个目标都可以实现。 从 EMC 的角度来看，图 6、图 7 和图 8 中的结构都运行良好。