一、四层板的优选叠层方案

一般的四层板优选叠层方案主要有三类：

方案一：常见的四层PCB的主选层设置方案

方案二：适用于主要元器件在BOTTOM布局或关键信号底层布线的情况；一般情况限制适用。

方案三：适用于元器件以插件为主的PCB，常用于电源在布线层S2中实现，BOTTOM层为地平面，进而构成屏蔽腔体。

优选方案一进行设计：TOP、GND1、PWR1、BOTTOM

四层板设计需要注意电源层和信号层的区别，信号层是正片输出，电源层是负片输出，即信号层上画线实际上加工出来的这条线是一条铜线，而在电源层上画线实际加工出来这条线没有铜，即电源层上画线就相当于把铜扣掉，而信号层上画线就是画一个铜线。这样我们在电源层进行绘制的时候，可以用线把电源层的铜皮分割成一块一块的区域，这就是“电源分割”。

二、PCB四层板设计步骤

1.原理图设计与绘制（此处重点在电路设计）

2.原理图绘制完成后，导入PCB，然后完成布局，简单布局即可

3.按照方案进行叠层设计，主要注意方面有：

（1）可以自行生成多层PCB叠层，默认两层；

（2）选择单位；

（3）pullpack：内电层内缩量，在设计时候遵循20H原则的时候，电源层比参考层内缩40~80mil即可，便是设置此参数；

（4）添加叠层后，对叠层进行命名，如GND等。

4.完成布线操作，负片层是有网络的一层铜皮，打孔即可使用

设置完成之后，点击OK。

三、过孔的设计

1. 什么是过孔

在PCB设计中，根据产品需求，板子的层数是不同的。在双面板和多层板中，为连通各层之间的印制导线，在各层需要连通的导线交汇处钻上一个公共孔，即过孔。

2. 过孔的分类

按照过孔所处的位置，过孔主要分为三类：通孔、盲孔和埋孔。

通孔：即穿过整个线路板，可用于实现内部互连或者元件的安装定位孔

埋孔：位于线路板内层的连接孔，其不会延伸到线路板的表面

盲孔：即贯穿于顶层和底层，具有一定的深度，用于表层线路和下面的内层线路的连接

按照过孔的作用，又可以分为三类：

（1）信号过孔 （过孔结构要求对信号影响最小）

（2）电源，地过孔（过孔结构要求过孔的分布电感最小）

（3）散热过孔（过孔结构要求过孔的热阻最小）

从过孔本身的作用来看，可以分为两大类：

（1）用于各层之间的电气连接

（2）用作器件的固定与定位

3.过孔的组成

一个过孔主要分为两个部分：（1）中间的钻孔；（2）钻孔周围的焊盘区。

这两部分决定了过孔的大小，在一些高速高密的设计中，为了留出更多的空间，设计者往往会选择较小尺寸的过孔。较小尺寸的过孔，其自身的寄生电容较小，适合于一些高速电路。但随之而来的是带来了成本的增加。在大多数电路设计中，过孔的内径选择往往在 0.2mm，外径在 0.4mm。

4.过孔的影响

（1）过孔在传输线上表现为阻抗不连续的断点，其会造成信号的反射，过孔的等效阻抗一般比传输线低12%左右；

（2）相比于因其产生的阻抗不连续的问题，过孔产生的更多影响主要体现在寄生电容与寄生电感上；

（3）过孔本身存在对地的寄生电容，如果过孔的内径直径为 D1，焊盘直径为 D2，PCB板的厚度为 T，电路板基材介电常数为 ε，那么过孔的寄生电容大小近似为 C = 1.41εTD1/(D2 - D1)；

（4）过孔的寄生电容给电路造成的影响主要体现在延长了信号的上升时间。单个过孔的影响往往较小，但是如果多次使用过孔完成层与层之间的走线，尤其是一些高速敏感信号的走线，需要谨慎使用；

（5）过孔同样存在寄生电感，在高速数字电路中，过孔的寄生电感带来的危害大于寄生电容的影响。其产生的寄生串联电感会削弱旁路电容的贡献，减弱整个电源系统的滤波作用。同时，过孔的寄生电感 L = 5.08h[ln(4h/d)+1], h为过孔长度，d为中心钻孔的直径。

5.如何使用过孔

过孔使用从成本和信号质量两个方面思考，选择合理尺寸的过孔大小。对于电源或地线的过孔，可以使用较大尺寸的过孔，用以减小阻抗。对于信号走线，选择较小的过孔，减小寄生电感电容的影响。

信号走线上尽量不要换层，尽量不要使用不必要的过孔。

电源和地的管脚需要就近打过孔，过孔和管脚之间的引线越短越好，可并联多打几个过孔，以减小等效电感。

对于差分信号，少打过孔，如果无法避免使用，需要保证差分对上的过孔对称放置，在信号换层的过孔附件放置一些接地的过孔，以便为信号提供最近的回路，甚至可以在PCB板上放置一些多余的接地过孔。

密度高的高速PCB板，可选择微型过孔。

四、PCB布线的步骤

1. 从最复杂的地方入手

纵观整板走线的分布，遵守 “先大后小，先难后易” 的原则来开始布线

2. 模块化布线处理

根据每一部分模块的功能来进行布线

3. 杂线的处理

整板长线处理完，还会有一些闲杂的信号线需要处理，通过这一步就能把板子上的所有信号线处理完毕

五、PCB布线的原则

（1）布线优先次序

键信号线优先：模拟小信号、高速信号、时钟信号和同步信号等关键信号优先布线

密度优先原则：从单板上连接关系最复杂的器件着手布线，从单板上连线最密集的区域开始布线

注意点：

尽量为时钟信号、高频信号、敏感信号等关键信号提供专门的布线层，并保证其最小的回路面积。必要时应采取手工优先布线、屏蔽和加大安全间距等方法。保证信号质量。

电源层和地层之间的 EMC 环境较差，应避免布置对干扰敏感的信号。

有阻抗控制要求的网络应尽量按长线宽要求布线。