PCB設計之那些你必須要掌握的設計要領

在設計中，布局是一個重要的環節。布局結果的好壞將直接影響布線的效果，因此可以這樣認為，合理的布局是PCB設計成功的第一步。

尤其是預布局，是思考整個電路板，信號流向、散熱、結構等架構的過程。如果預布局是失敗的，後面的再多努力也是白費。

1、考慮整體

一個產品的成功與否，一是要注重內在質量，二是兼顧整體的美觀，兩者都較完美才能認為該產品是成功的。

在一個PCB板上，元件的布局要求要均衡，疏密有序，不能頭重腳輕或一頭沉。

PCB是否會有變形?

是否預留工藝邊?

是否預留MARK點?

是否需要拼板?

多少層板，可以保證阻抗控制、信號屏蔽、信號完整性、經濟性、可實現性?

2、排除低級錯誤

印製板尺寸是否與加工圖紙尺寸相符?能否符合PCB製造工藝要求?有無定位標記?

元件在二維、三維空間上有無衝突?

元件布局是否疏密有序，排列整齊?是否全部布完?

需經常更換的元件能否方便的更換?插件板插入設備是否方便?

熱敏元件與發熱元件之間是否有適當的距離?

調整可調元件是否方便?

在需要散熱的地方，裝了散熱器沒有?空氣流是否通暢?

信號流程是否順暢且互連最短?

插頭、插座等與機械設計是否矛盾?

線路的干擾問題是否有所考慮?

3、旁路或去耦電容

在布線時，模擬器件和數字器件都需要這些類型的電容，都需要靠近其電源引腳連接一 個旁路電容，此電容值通常為 0.1μF。引腳盡量短，減小走線的感抗，且要盡量靠近器件。

在電路板上加旁路或去耦電容，以及這些電容在板上的布置，對於數字和模擬設計來說 都屬於基本常識，但其功能卻是有區別的。 在模擬布線設計中旁路電容通常用於旁路電源上的高頻信號，如果不加旁路電容，這 些高頻信號可能通過電源引腳進入敏感的模擬晶元。一般來說，這些高頻信號 的頻率超出 模擬器件抑制高頻信號的能力。如果在模擬電路中不使用旁路電容的話，就可能在信號路徑 上引入雜訊，更嚴重的情況甚至會引起振動。 而對於控制器和處理器這樣的數字器件 來說，同樣需要去耦電容，但原因不同。這些 電容的一個功能是用作「微型」電荷庫，這是因為在數字電路中，執行門狀態的切換(即開關 切換)通常需要很大的電 流，當開關時晶元上產生開關瞬態電流併流經電路板，有這額外的 「備用」電荷是有利的。如果執行開關動作時沒有足夠的電荷，會造成電源電壓發生很大變化。 電 壓變化太大，會導致數字信號電平進入不確定狀態，並很可能引起數字器件中的狀態機 錯誤運行。流經電路板走線的開關電流將引起電壓發生變化，由於電路板走線 存在寄生電 感，則可採用如下公式計算電壓的變化： V=Ldl/dt 其中 V=電壓的變化 L=電路板走線感抗 dI=流經走線的電流變化 dt=電流變化的時間 因此，基於多種原因，在供電電源處或有源器件的電源引腳處施加旁路(或去耦)電容是 非常好的做法。

4、輸入電源，如果電流比較大，建議減少走線長度和面積，不要滿場跑

輸入上的開關雜訊耦合到了電源輸出的平面。輸出電源的MOS管的開關雜訊影響了前級的輸入電源。

如果電路板上存在大量大電流DCDC，則有不同頻率，大電流高電壓跳變干擾。

所以我們需要減小輸入電源的面積，滿足通流就可以。所以在電源布局的時候，要考慮避免輸入電源滿板跑。

5、電源線和地線

電源線和地線的位置良好配合，可以降低電磁干擾(EMl)的可能性。如果電源線和地線 配合不當，會設計出系統環路，並很可能會產生雜訊。電源線和地線配 合不當的 PCB 設計 示例如圖所示。在此電路板上，使用不同的路線來布電源線和地線，由於這種不恰當的配合，電路板的電子元器件和線路受電磁干擾 (EMI)的可能性比較大。

6、數模分離

在每個 PCB 設計中，電路的雜訊部分和「安靜」部分(非雜訊部分)要分隔開。 一般來說，數字電路可以容忍雜訊干擾，而且對雜訊不敏感(因為數字電 路有較大的電壓雜訊容限);相反，模擬電路的電壓雜訊容限就小得多。兩者之中，模擬電路對開關雜訊最為敏感。 在混合信號系統的布線中，這兩種電路要分隔開。

電路板布線的基本知識既適用於模擬電路，也適用於數字電路。一個基本的經驗準則是 使用不間斷的地平面，這一基本準則可降低了數字電路中的 dI/dt(電流隨時間的變化)效應， 因為 dI/dt 效應會造成地的電勢並使雜訊進入模擬電路。 數字和模擬電路的布線技巧基本相同，但有一點除外。對於模擬電路，還要另外一點 需要注意，就是要將數字信號線和地平面中的迴路盡量遠離模擬電路。這一點 可以通過如下做法來實現：將模擬地平面單獨連接到系統地連接端，或者將模擬電路放置在電路板的最 遠端，也就是線路的末端。這樣做是為了保持信號路徑所受到 的外部干擾最小。對於數字 電路就不需要這樣做，數字電路可容忍地平面上的大量雜訊，而不會出現問題。

7、散熱考慮

在布局過程中，需要考慮散熱風道，散熱死角;

熱敏感器件不要放在熱源風后面。優先考慮DDR這樣散熱困難戶的布局位置。避免由於熱模擬不通過，導致反覆調整。

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