原创 四层板设计方案分析

 
         第一种     第二种        第三种    
Layer1    Signal     Gnd          Gnd           
Layer2    Gnd/Pwr    Signal/Pwr   Signal    
Layer3    Pwr/GND    Signal/Pwr   Signal    
Layer4    Signal     Gnd          Pwr             
  推荐方案为前两种。
第一种方案：通常应用于板上芯片较多的情况。这种方案可得到较好的信号完整性，对于电磁兼容性能来说并不是很好。主要注意：地层放在信号最密集的信号层的相连层，增大板面积有利于吸收和抑制辐射。
第二种方案：通常应用于板上芯片密度足够低和芯片周围有足够面积（放置所要求的电源覆铜层）的场合。信号层上的电源用宽线走线，这可使电源电流的路径阻抗低，同时通过外层地屏蔽内层信号辐射。需要注意的是：中间两信号、电源混合层间距要拉开，走线方向垂直，避免出现串扰。但因信号线都在内层，给调试时带来不便。

至于第三种情况请大家说说其优缺点。
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我的看法--gdtyy
    第一种方案可以采用，典型的微带线模型，信号在表层，单位距离上的延迟小(ns/inch)，速度快，缺点是表层介电常数受外界温度、湿度、空气变化影响明显，产品不易稳定，在地球上的不同位置使用这些设备，可能表现出的性能差异较大，你的维护费用会因此增大。电源层和地层对干扰都有抑制作用，只不过地层效果更好些罢了。增大板面积可能吸收更多的噪声和向外辐射更多的干扰，成本也高，适用就好，不必追求大面积。这种方案与板上芯片多不多没有任何关系。因为紧邻信号层就有一个电地层，噪声有最短路径泻放，故抗噪效果非常好。另外，有电地隔离，两层信号走线方向不必垂直，爱怎么走就怎么走，一个字，爽歪歪。
    
    第二种方案极其糟糕，割裂了电源层，浪费了一个布线平面，并使得信号层之间干扰加大。因为电源层在抗噪时几乎相当于地层，而且电源线越粗越好，所以应优先保障电源层完整。板子表面的地层使得内外部的相互干扰减到最小，但你忽略了没有电地层隔离的信号层间的干扰。两层信号之间是厚厚的玻璃纤维基板，外面是FR4材料和电地层，构成的既不是微带线，也不是带状线，无法简单分析其特性，必须采用仿真方法，而且结果还不一定符合实际(数学模型不好建)，这是何苦呢！
    信号线走内层可以通过增加测试过孔的方法方便调试。这种层迭结构处处制肘，层间距要大，成本？厚度？怎么办？不同层信号线垂直，约束太大，不但要正交还要避免交流环路(deltfai=deltB * deltS),走着走着就烦了。
    
    第三种方案也不好，比二稍稍好那么一点，理由同上。如果你的仿真能力强，就大胆用吧，呵呵。不过要注意地层面积要大于电源层面积，俗称“地包天”，只有这样才能把大部分电磁场能量吸收在电地层内部，如果面积相等，在电地边缘处会有很大的电磁泄露。(地层比电源层大多少？www.armecos.com)
    
    第四种方案是S1/PWR/S2/GND，S1是微带线，S2近似于带状线(中间隔了讨厌的基板)，有些不伦不类，因为不严格遵守传输线模型，阻抗匹配不好算。
    
    综上，四层板只有第一种是最佳布局方案。
    
    另，你好像热衷于地层屏蔽，其实不只地有屏蔽作用，电源层也一样有抗噪能力，打今儿起，你就把地层和电源层看成一个概念吧(从抗噪角度)，合称电地层，不再区分二者，这样你会轻松很多。