學(xué)習(xí)PCB設(shè)計(jì)是一個(gè)循環(huán)漸進(jìn)的過(guò)程，需要大家積累一定的知識(shí)、技巧和經(jīng)驗(yàn)。本文，我們?yōu)?a href="http://szlong.com.cn" target="_blank" class="autolink">PCB Layout初學(xué)者整理了一些和PCB設(shè)計(jì)相關(guān)的技術(shù)要點(diǎn)、設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)、設(shè)計(jì)技巧等知識(shí)，方便大家快速上手。

    PCB Layout是什么意思？

    PCB是印刷電路板（Printed Circuit Board）的簡(jiǎn)稱(chēng)，它是電子元器件的支撐體，也是電子元器件電氣連接的載體，有“電子產(chǎn)品之母”之稱(chēng)。LAYOUT是布局規(guī)劃的意思。結(jié)合起來(lái)：PCB Layout就是印刷電路板布局布線的意思。PCB設(shè)計(jì)，通常也稱(chēng)為PCB Layout。

    PCB設(shè)計(jì)需要借助計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，業(yè)內(nèi)常用的設(shè)計(jì)軟件有：Cadence Allegro，PADS，Altium Designer等。

    常規(guī)PCB設(shè)計(jì)包括建庫(kù)、調(diào)網(wǎng)表、布局、布線、文件輸出等幾個(gè)步驟，但常規(guī)PCB設(shè)計(jì)流程已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足日益復(fù)雜的高速PCB設(shè)計(jì)要求。由于SI仿真、PI仿真、EMC設(shè)計(jì)、單板工藝等都需要緊密結(jié)合到設(shè)計(jì)流程中，同時(shí)為了實(shí)現(xiàn)品質(zhì)控制，要在各節(jié)點(diǎn)增加評(píng)審環(huán)節(jié)，實(shí)際的PCB設(shè)計(jì)流程要復(fù)雜得多。

    PCB布局

    在綜合考慮信號(hào)質(zhì)量、EMC、熱設(shè)計(jì)、DFM、DFT、結(jié)構(gòu)、安規(guī)等方面要求的基礎(chǔ)上，將器件合理的放置到板面上。——布局

    PCB布局設(shè)計(jì)是 PCB 整個(gè)設(shè)計(jì)流程中的首個(gè)重要設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。越復(fù)雜的PCB板，布局的好壞越能直接影響到后期布線的實(shí)現(xiàn)難易程度。布局應(yīng)盡量滿足以下要求：總的連線盡可能短，關(guān)鍵信號(hào)線最短；高電壓、大電流信號(hào)與低電壓、小電流信號(hào)的弱信號(hào)完全分開(kāi)；模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)分開(kāi)；高頻信號(hào)與低頻信號(hào)分開(kāi)；高頻元器件的間距要充分。在滿足仿真和時(shí)序分析要求的前提下，局部調(diào)整。

    PCB布線

    在遵循信號(hào)質(zhì)量、DFM、EMC等規(guī)則要求下，實(shí)現(xiàn)器件管腳間的物理連接設(shè)計(jì)。——布線

    PCB布線設(shè)計(jì)是整個(gè)PCB設(shè)計(jì)中工作量最大的工序，直接影響著 PCB 板的性能好壞。布線處理的一些基本要求如下：

    1）過(guò)孔、線寬、安全間距避免采用極限值。

    2）走線到板邊的距離通常情況下需≥2mm，在不能滿足條件的情況下，至少保證不小于20mil。

    3）金屬外殼器件下，不允許有過(guò)孔、表層走線。

    4）盡量為時(shí)鐘信號(hào)、高頻信號(hào)、敏感信號(hào)等關(guān)鍵信號(hào)提供專(zhuān)門(mén)的布線層，并保證其最小的回路面積。采用屏蔽和加大安全間距等方法，保證信號(hào)質(zhì)量。

    5）電源層和地層之間的EMC環(huán)境較差，應(yīng)避免布置對(duì)干擾敏感的信號(hào)線。

    6）布線盡可能靠近一個(gè)平面，并避免跨分割。若必須跨分割或者無(wú)法靠近電源地平面，這些情況僅允許在低速信號(hào)線中存在。

    7）平面層和布線層分布對(duì)稱(chēng)，介質(zhì)厚度分布對(duì)稱(chēng)，過(guò)孔跨層保持對(duì)稱(chēng)。

    8）所有信號(hào)線必須倒角，倒角角度為45度，特殊情況除外。

    電源、地線的處理

    即使在整個(gè)PCB板中的布線完成的很好，但由于電源和地線的考慮不周到而引起的干擾，會(huì)使產(chǎn)品的性能下降，有時(shí)甚至?xí)绊懙疆a(chǎn)品的成功率。所以對(duì)電源和地線的處理要認(rèn)真對(duì)待，把電源和地線的所產(chǎn)生的噪音和干擾降到最低限度，以保證產(chǎn)品的質(zhì)量。

    1）盡量加寬電源和地線的寬度，最好是地線比電源線寬，它們的關(guān)系是：地線—電源線—信號(hào)線。

    2）對(duì)數(shù)字電路的PCB可用寬的地導(dǎo)線組成一個(gè)回路，即構(gòu)成一個(gè)地網(wǎng)來(lái)使用（模擬電路的地不能這樣使用）

    3）用大面積銅層作地線用，在印制板上把沒(méi)被用上的地方都與地相連接作為地線用?；蚴嵌鄬影?，電源和地線各占用一層。

    數(shù)字電路與模擬電路的共地處理

    現(xiàn)在許多PCB不再是單一功能電路，而是由數(shù)字電路和模擬電路混合構(gòu)成的。因此在布線時(shí)就需要考慮它們之間互相干擾的問(wèn)題，特別是地線上的噪音干擾。

    數(shù)字電路的頻率高，模擬電路的敏感度強(qiáng)，對(duì)信號(hào)線來(lái)說(shuō)，高頻的信號(hào)線盡可能遠(yuǎn)離敏感的模擬電路器件，對(duì)地線來(lái)說(shuō)，整個(gè)PCB對(duì)外界只有一個(gè)結(jié)點(diǎn)，所以必須在PCB內(nèi)部進(jìn)行處理數(shù)字和模擬共地的問(wèn)題，而在板內(nèi)部數(shù)字地和模擬地實(shí)際上是分開(kāi)的，它們之間是互不相連的，只是在PCB與外界連接的接口處（如插頭等）。數(shù)字地與模擬地有一點(diǎn)短接，（請(qǐng)注意，只有一個(gè)連接點(diǎn)），也有在PCB上不共地的，這由系統(tǒng)設(shè)定來(lái)決定。

    設(shè)計(jì)規(guī)則檢查（DRC）

    布線PCB設(shè)計(jì)完成后，需要認(rèn)真檢查布線設(shè)計(jì)是否符合設(shè)計(jì)者所制定的規(guī)則，同時(shí)也需要確認(rèn)所制定的規(guī)則是否符合印制板生產(chǎn)工藝要求，一般檢查有如下幾個(gè)方面：

    1）線與線，線與元件焊盤(pán)，線與孔，元件焊盤(pán)和孔，孔與孔之間的距離是否合理，是否滿足生產(chǎn)要求。

    2）電源線和地線的寬度是否合適，電源和地線之間是否耦合，在PCB中是否還有能讓地線加寬的地方。

    3）對(duì)于關(guān)鍵信號(hào)線是否采取了最佳的措施（如長(zhǎng)度最短，加保護(hù)線，輸入線及輸出線被明顯地分開(kāi)）

    4）模擬電路和數(shù)字電路部分是否有各自獨(dú)立的地線。

    5）后加在PCB中的圖形（如圖標(biāo)、標(biāo)注）是否會(huì)造成信號(hào)短路。

    6）在PCB上是否加有工藝線，阻焊是否符合生產(chǎn)工藝的要求，阻焊尺寸是否合適，字符標(biāo)示是否壓器件焊盤(pán)。

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