两个4层PCB叠层，阻抗为50欧姆

从2层电路板进步到4层电路板的新设计师可能已经准备好开始处理电源层和接地层，并且大多数制造商都会提供标准叠层来帮助您构建设计。您经常会看到推荐的基本叠层是SIG/GND/PWR/SIG类型的叠层，其中内部层是平面或大多边形。对于许多类型的设计，只要不出现一些简单的布局和布线错误即可。

如果您需要从事一些更高级的工作，例如在电路板两侧放置和布线高速元件，则需要使用替代叠层。导致基本4层叠层的典型布线错误包含在表面层之间布线高速信号，而未提供清晰的返回路径，从而导致电路板产生大量辐射EMI。其实，您应该任选这些替代4层叠层来创建PCB叠层和布局。

Stackup #1：GND/SIG+PWR/SIG+PWR/GND

这种叠层使用外层上的接地来提供针对外部EMI的高屏蔽。它还可以为ESD提供一条返回GND并最终到达设备底盘或接地的良好简单路径，而无需沿着过孔到达内层的路径。从EMI和ESD的角度来看，这类设计在外层接地，并通过迹线直接与GND进行低阻抗连接，绝对是最安全的设计。如果需要，它还可以很好地扩展到更高的层数。

这种叠层的潜在问题是不同层上信号之间的串扰。通常，电路板中的厚芯约为40密耳左右，但这不一定足以保证迹线不会受到串扰，尤其是在高速情况下。防止感应串扰的最佳方法是在不同层上使用正交布线。此外，切勿将其用于过高速信号或高频，否则您可能会看到信号层之间的电容串扰（在高功率GHz频率下问题更严重）。

为了消除串扰问题，请考虑反转此叠层，如下所示。

Stackup #2：SIG+PWR/GND/GND/SIG+PWR

对我来说，这种叠层更可取，特别是对于任何需要在电路板的两个表面层之间进行高速信号转换的电路板。此叠层只是此前叠层的反转。不过，其功能有所不同，并不一定要高度隔离外部噪声源。相反，对于需要高速元件和电路板两侧布线的系统来说，它是更好的选择。设计这种4层叠层以实现50欧姆控制阻抗也很容易。最后，无论信号在何处转换，都要确保将GND平面与附近的过孔相连。

这种叠层的缺点是对外层信号的屏蔽较低。电路板每一侧的信号彼此屏蔽，但不屏蔽外部辐射源。这种叠层方式的另一个优点是，您可以直接布线到元件中，而无需切开接地平面。总之，与标准SIG/PWR/GND/SIG叠层相比，这种叠层和此前叠层中的优势在于非常适合在两个表面均使用布线的高速设计。

为什么这些叠层更适合单端高速信号

4层电路板的标准SIG/PWR/GND/SIG叠层对于高速来说仍然是不错的，但只能在电路板的一侧可靠地支持中高速数字。这是由于SIG/GND层对非常适合数字信号；与GND层相邻的信号层是应该用于数字的层，原因如下：

• 受控阻抗：GND层和SIG层之间的紧密间距支持您将受控阻抗单端迹线定义为50欧姆（或其他阻抗），而不会使迹线过宽。
• 屏蔽：SIG+PWR/GND/GND/SIG+PWR叠层对内部噪声和层间串扰的屏蔽能力最高，而反向叠层对外部噪声的屏蔽能力最高，但如果布线不正确，则会产生内部串扰。
• 清晰的返回路径：电容耦合型返回路径具有低阻抗，因为它直接在接地层中激发。将此与SIG/PWR层对进行对比，后者呈现高阻抗返回路径或产生EMI的大型返回电流环路。

使用这些替代堆叠之一的最大原因是此列表中的最后一点，其中需要提供返回路径。电源层中感应的返回路径不可预测，并且可能非常大。

为了尝试减少数字信号返回路径的环路面积和阻抗，一种权宜之计可能是在电源平面上方迹线周围的表面层上放置一些铜。不过，迹线和信号之间的电容耦合可能很弱，并且不能保证EMI大幅降低。

虽然数字信号只有一层而不是两层，但标准SIG/PWR/GND/SIG叠层还有其他优点。借助专用电源平面，仍然可以路由比用于布线电源的覆铜更高的电流；这在需要一些数字控制电路的电源系统中非常有用。背面层可用于容纳各种其他元件，例如连接器或无源器件。

标准的4层叠层设计，尤其是在4层电路板上放电时，其重要特点是：包含专用电源层，不会导致您的设计自动造成EMC测试失败。不过，不要仅仅因为在统一的电源平面上布线，就认定自己可以随心所欲地路由数字信号。更重要的是了解返回路径如何在电源平面中传播，以及它最终如何通过高阻抗返回路径耦合回地面。

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