EMC学习笔记（六）优选布线层

对于时钟、高频、高速、小、弱信号而言，选择合适的布线层相当重要,对于那些高速总线，其布线层的选择一样不能忽视;
对表层与内层的走线(即微带线与带状线) 进行一些比较。

1. 表层与内层走线的比较

1.1 微带线（microsstrip）

定义：与参考平面相邻的表层布线。

对于我们常用的FR-4介质材料，er=4.5。传输延迟 TPD=142.2（ps/inch）。

1.2 带状线（stripline）

定义：在两参考平面之间的PCB布线。

对于我们常用的FR-4介质材料，er=4.5。传输延迟 TPD=180.3（ps/inch）。

1.3 微带线与带状线的比较

微带线与带状线的比较:

1，微带线的传输延时比带状线低 (38 .1(ps/inch)) ；

2，在给定特征阻抗的情况下，微带线的固有电容比带状线小;3，微带线位于表层，直接对外辐射;带状线位于内层，有参考平面屏蔽;4，微带线可视，便于调试:带状线不可视，调试不便；

考虑到参考平面的屏蔽作用，现有测试数据表明微带线的辐射比带状线大20DB左右。我们知道，EMI的对外传播途径主要有传导和辐射两种:对于传输线而言，这两种途径也同样存在；

对于带状线，由于其夹在两平面之间，其辐射途径得到较好的控制，其主要对外传播途径为传导，即我们需要重点考虑的是其供电过程中的电源、地的纹波以及与相邻走线之间的串扰。

而对于微带线，除具有带状线的传导途径外，其自身对外的辐射对我们的EMC指标至关重要:当然，并非所有表层的走线的辐射都值得我们关注，在稍后特殊信号的处理一章里，我们对主要辐射信号的种类将加以探讨;以下为我们对某块单板的近场场强测试结果：

从图中可以看出，关键布线(其中有相当部分的是数据总线) 的对外辐射指标比其他布线的辐射指标高出18dB左右。
从EMC的角度，我们需要对以下两种布线加以关注:
1，强辐射信号线(高频、高速，尤以时钟线为甚)，对外辐射；
2，小、弱信号以及对外界干扰非常敏感的复位等信号，易受干扰;对于这两类线，我们必须给予充分的关注，在情况允许的前提下，建议考虑内层布线；
并扩大他们与其他布线的间距，甚至加屏蔽地线进行隔离;

注:一般而言，器件自身的辐射指标因素在器件设计过程中已考虑，我们假定器件自身已满足辐射指标(特殊器件会有其对应的屏蔽等解决措施》，这里，我们主要考虑的是传输线的对外辐射。

对比Simense、Motorola的同类PCB板，我们可发现其表层很少布线，埋盲孔的使用，保证了参考平面的完整性，也为表层的屏蔽效果提供了保证;而我司目前出于成本的考虑以及尚未对单板的EMI辐射引起足够的重视，因而表层布线相当普遍，甚至超过内层的布线密度。鉴于我司现有的PCB设计周期，普通CAD工程师很难对单板的信号有个全面的了解。

从交换项目的EMC测试情况来看，一些频率、速率并不高的时钟等信号线，其对外辐射指标远远超过其他信号线的辐射，从EMC的角度，建议关键信号(尤其是时钟信号，具体种类后文有说明) 优先考虑内层布线，其他信号(尤其对其辐射情况不明了的信号) 尽可能考虑内层布线:整板辐射基线较高的PCB板，应考虑采用表层屏蔽或单板加屏蔽罩等处理方式。

2.布线层的优先级别

根据我们现有的资料、经验，我们对优选布线层给出如下一般原则:

A，优先考虑内层；
B，优先考虑无相邻布线层的层，或虽有相邻布线层，但相邻布线层对应区域下无走线;
C，内层布线优先级别，LG-G > LGP > Lpp ;(即优选地作参考平面)
D，确保关键走线未跨分割区的布线层。

需要强调的是: PCB的设计需要综合考虑功能实现、成本、EMC、工艺、美观等多种因在优选布线层上，没有一成不变的原则。以上建议作为一般指导原则，仅供大家在进行素，PCB设计时参考。CAD工程师的价值也就在于在多种因素中，折衷考虑，找到最佳解决途径。
例如: 在布局部分第一章关于十层板有如下层排布方案:

在方案1里，由于S2、S3均在内层，且夹在两地平面之间，在布关键信号时，我们首先考虑S2、S3，并保证层间无平行长线(关键网络);S4、S5与S2、S3基本相同，但夹在电源、地平面之间，根据我们现有掌握的情况，电源、地平面之间的EMC环境差于两地平面之间的EMC环境，因而S4、S5的优先级别低于S2、S3，由于S5以阻抗较低的G3作参考平面，其优先级别略高于S4: S1、S6同为表层布线，一般而言，表层(TOP) 由于器件PIN密度高于底层(BOTTOM)，两者之间，我们优先考虑S6;
即，方案一的布线优先级别为: S2=S3>S5>S4>S6>S1;

注:以上未考虑到电源、地平面的分割情况，实际情况因分割因素可能有所出入。同样分析，方案2的布线优先级别: S2=S3>S4>S5>S1;方案3的布线优先级别: S2=S3=S4>S5>S1:方案4的布线优先级别: S2=S3=S4>S1。