PCB板层布局与EMC的技巧（一）
从EMC（电磁兼容）设计的角度出发，PCB板的EMC设计是EMC系统设计的基础。而PCB板EMC设计的开始阶段就是层的设置，层设计形式的不合理，就可能产生诸多的噪声而形成EMI干扰和自身的EMC问题，所以合理的层布局与电路设计同样重要。
要使PCB系统的层布局达到其电磁兼容性要求，通常系统层布局需要从三点出发：相应的功能模块分布；综合单板的性能指标要求；成本承受能力。PCB板层就是由电源层、地层和信号层组成。层的选择、层的相对位置以及电源、地平面的分割分布将对PCB板的布线、信号质量、接口电路的处理以及对单板的EMC指标起着至关重要作用，也直接影响到整台设备的电磁兼容性。
PCB板层的布局
层数的选择
单板由电源层、地层和信号层组成；层数也就是他们各自的数量总和。根据单板的电源、地的种类、信号线的密集程度、信号频率、特殊布线要求的信号数量、周边要素、成本价格等方面的综合因素来确定单板的层数。要满足EMC的严格指标并且考虑制造成本，适当增加地平面是PCB的EMC设计最好的方法之一。
单板电源层数
单板电源的层数由电源的种类、数量决定。对于单一电源供电的PCB，只需一个电源平面；对于多种电源，如需互不交错，可考虑采取电源层分割；对于电源互相交错的单板，例如器件MPC8260，需要多种电源供电，且互相交错，则必须考虑采用两层或两层以上的电源平面。
信号层数
通常来说，信号层数的确定由单板的功能决定。大多数有经验的CAD工程师通常由EDA软件提供布局、布线密度的参数报告，再结合板级工作频率、特殊布线要求的信号数量以及单板的性能指标与成本承受能力，来确定单板的信号层数。而从EMC的角度，需要考虑关键信号（如时钟、复位信号等）的屏蔽或隔离来确定是否增加单板层数。
层的布局
1．EMC基本原则
关键电源平面与其对应的地平面相邻电源、地平面存在自身的特性阻抗，电源平面的阻抗比地平面阻抗高，将电源平面与地平面相邻可形成耦合电容，并与PCB板上的去耦电容一起降低电源平面的阻抗，同时获得较宽的滤波效果。通过研究发现，门的反转能量首先由电源与地平面之间的电容来提供，其次才由去耦电容决定。
参考面的选择应优选地平面电源、地平面均能用作参考平面，且有一定的屏蔽作用。但相对而言，电源平面具有较高的特性阻抗，与参考电平存在较大的电位差。从屏蔽角度考虑，地平面一般均作接地处理，并作为基准电平参考点，其屏蔽效果远远优于电源平面。
相邻层的关键信号不跨分割区这样将形成较大的信号环路，产生强的辐射和敏感度问题。
元件面下面有相对完整的地平面对多层板必须尽可能保持地平面的完整，通常不允许有信号线在地平面上走线。当走线层布线密度太大时，可考虑在电源平面的边缘走线。
高频、高速、时钟等关键信号有一相邻地平面这样设计的信号线与地线间的距离仅为线路板层间的距离，高频电路将选择环路面积最小的路径流动，因此实际的电流总在信号线正下方的地线流动，形成最小的信号环路面积，从而减小辐射。
在高速电路设计中，避免电源平面层向自由空间辐射能量在这样的设计中，所有的电源平面必须小于地平面，向内缩进20H（H指相邻电源、地平面间的介质厚度）。为了更好地实行20H规则，就要使电源和地平面间的厚度最小。
2．单层板
单板层的布局一般原则：
元件面下面为地平面，提供器件屏蔽层以及为顶层布线提供参考平面；
所有信号层尽可能与地平面相邻；
尽量避免两信号层直接相邻；
主电源尽可能与其对应地相邻；
兼顾层压结构对称。
3．背板
对于背板的层排布，很难控制平行长距离布线，因此对于板级工作频率高于50MHz以上的布局原则为：
元件面、焊接面为完整的地平面（通常可作为屏蔽层来考虑，通过金属化螺钉与机框形成一体的屏蔽层）；
无相邻平行布线层；
所有信号层尽可能与地平面相邻；
关键信号与地层相邻，不跨分割区。
4．多层板
对于多层PCB板的分层，如下图所示，从EMC角度出发并综合其它因素，给出优选的层设置如下表所示。
图 多层板PCB布局图
表 多层板布局方案
