高速PCB設(shè)計(jì)指引(一）

 一篇 PCB布線

    在PCB設(shè)計(jì)中，布線是完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)的重要步驟，可以說(shuō)前面的準(zhǔn)備工作都是為它而做的，在整個(gè)PCB中，以布線的設(shè)計(jì)過(guò)程限定高，技巧細(xì)、工作量大。PCB布線有單面布線、 雙面布線及多層布線。布線時(shí)要注意輸入端與輸出端的連線，應(yīng)避免相鄰平行，以免產(chǎn)生反射干擾。必要時(shí)應(yīng)加地線隔離，兩相鄰層的布線要互相垂直，平行容易產(chǎn)生寄生耦合。 PCB 板的設(shè)計(jì)過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，要想很好地掌握它，還需廣大電子工程設(shè)計(jì)人員去自已體會(huì)， 才能得到其中的真諦。 

一、電源、地線的處理

　　既使在整個(gè) PCB板中的布線完成得都很好，但由于電源、 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)甚至影響到產(chǎn)品的成功率。所以對(duì)電、地線的布線要認(rèn)真對(duì)待，把電、地線所產(chǎn)生的噪音干擾降到低限度，以保證產(chǎn)品的質(zhì)量。對(duì)每個(gè)從事電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)的工程人員來(lái)說(shuō)都明白地線與電源線之間噪音所產(chǎn)生的原因，現(xiàn)只對(duì)降低式抑制噪音作以表述：

?。ǎ保┘由先ヱ铍娙荨?br /> ?。ǎ玻?、加寬電源、地線；Ｂ、數(shù)字電路的地用網(wǎng)狀連接，模擬電路的地則一點(diǎn)連接。

　（３）做成多層板，使用電源，地線平面層。

二、數(shù)字電路與模擬電路的共地處理

　　現(xiàn)在有許多PCB不再是單一功能電路（數(shù)字或模擬電路），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)、模共地的問(wèn)題，而在板內(nèi)部數(shù)字地和模擬地實(shí)際上是分開(kāi)的它們之間互不相連，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)計(jì)來(lái)決定。從表面上看，這樣做是比較合理，然而在實(shí)際的電路中，數(shù)字電路和模擬電路并沒(méi)有絕對(duì)的分開(kāi)，對(duì)于這種情況就不能這樣簡(jiǎn)單的處理了。

三、 信號(hào)線布在電（地）層上（不建議這樣做）

　　在多層印制板布線時(shí)，由于在信號(hào)線層沒(méi)有布完的線剩下已經(jīng)不多，再多加層數(shù)就會(huì)造成浪費(fèi)也會(huì)給生產(chǎn)增加一定的工作量，成本也相應(yīng)增加了，為解決這個(gè)矛盾，可以考慮在電（地）層上進(jìn)行布線。首先應(yīng)考慮用電源層，其次才是地層。因?yàn)楹檬潜Ａ舻貙拥耐暾浴?/p>

四、大面積導(dǎo)體中連接腿的處理

　　在大面積的接地（電）中，常用元器件的腿與其連接，對(duì)連接腿的處理需要進(jìn)行綜合的考慮，就電氣性能而言，元件腿的焊盤(pán)與銅面滿接為好，但對(duì)元件的焊接裝配就存在一些不良隱患如：①焊接需要大功率加熱器。②容易造成虛焊點(diǎn)。所以兼顧電氣性能與工藝需要，做成十字花焊盤(pán)，稱之為熱隔離（heat shield）俗稱熱焊盤(pán)（Thermal），這樣，可使在焊接時(shí)因截面過(guò)分散熱而產(chǎn)生虛焊點(diǎn)的可能性大大減少。多層板的接電（地）層腿的處理相同。

五、布線中網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的作用

　　在許多CAD系統(tǒng)中，布線是依據(jù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)決定的。網(wǎng)格過(guò)密，通路雖然有所增加，但步進(jìn)太小，圖場(chǎng)的數(shù)據(jù)量過(guò)大，這必然對(duì)設(shè)備的存貯空間有更高的要求，同時(shí)也對(duì)象計(jì)算機(jī)類(lèi)電子產(chǎn)品的運(yùn)算速度有極大的影響。而有些通路是無(wú)效的，如被元件腿的焊盤(pán)占用的或被安裝孔、定們孔所占用的等。網(wǎng)格過(guò)疏，通路太少對(duì)布通率的影響極大。所以要有一個(gè)疏密合理的網(wǎng)格系統(tǒng)來(lái)支持布線的進(jìn)行。標(biāo)準(zhǔn)元器件兩腿之間的距離為0.1英寸(2.54mm),所以網(wǎng)格系統(tǒng)的基礎(chǔ)一般就定為0.1英寸(2.54 mm)或小于0.1英寸的整倍數(shù)，如：0.05英寸、0.025英寸、0.02英寸等。

六、設(shè)計(jì)規(guī)則檢查（ＤＲＣ）

　　布線設(shè)計(jì)完成后，需認(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)也需確認(rèn)所制定的規(guī)則是否符合印制板生產(chǎn)工藝的需求，一般檢查有如下幾個(gè)方面：

?。ǎ保┚€與線，線與元件焊盤(pán)，線與貫通孔，元件焊盤(pán)與貫通孔，貫通孔與貫通孔之間的距離是否合理，是否滿足生產(chǎn)要求。 

?。ǎ玻╇娫淳€和地線的寬度是否合適，電源與地線之間是否緊耦合（低的波阻抗）？在PCB中是否還有能讓地線加寬的地方。 

?。ǎ常?duì)于關(guān)鍵的信號(hào)線是否采取了佳措施，如長(zhǎng)度短，加保護(hù)線，輸入線及輸出線被明顯地分開(kāi)。

?。ǎ矗┠M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)、注標(biāo)）是否會(huì)造成信號(hào)短路。

?。ǎ叮┰?span lang="EN-US">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)志是否壓在器件焊盤(pán)上，以免影響電裝質(zhì)量。

?。ǎ罚┒鄬影逯械碾娫吹貙拥耐饪蜻吘壥欠窨s小，如電源地層的銅箔露出板外容易造成短路。

二篇 PCB布局

    在設(shè)計(jì)中，布局是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。布局結(jié)果的好壞將直接影響布線的效果，因此可以這樣認(rèn)為：合理的布局是PCB設(shè)計(jì)成功的一步。

   在布局時(shí)可根據(jù)走線的情況對(duì)門(mén)電路進(jìn)行再分配，將兩個(gè)門(mén)電路進(jìn)行交換，使其成為便于布線的佳布局。在布局完成后，還可對(duì)設(shè)計(jì)文件及有關(guān)信息進(jìn)行返回標(biāo)注于原理圖，使得PCB板中的有關(guān)信息與原理圖相一致，以便在今后的建檔、更改設(shè)計(jì)能同步起來(lái), 同時(shí)對(duì)模擬的有關(guān)信息進(jìn)行更新，使得能對(duì)電路的電氣性能及功能進(jìn)行板級(jí)驗(yàn)證。

--考慮整體美觀

    一個(gè)產(chǎn)品的成功與否，一是要注重內(nèi)在質(zhì)量，二是兼顧整體的美觀，兩者都較完美才能認(rèn)為該產(chǎn)品是成功的。在一個(gè)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。

--布局的檢查 

印制板尺寸是否與加工圖紙尺寸相符？能否符合PCB制造工藝要求？有無(wú)定位標(biāo)記？ 
元件在二維、三維空間上有無(wú)沖突？ 
元件布局是否疏密有序，排列整齊？是否全部布完？ 
需經(jīng)常更換的元件能否方便的更換？插件板插入設(shè)備是否方便？ 
熱敏元件與發(fā)熱元件之間是否有適當(dāng)?shù)木嚯x？ 
調(diào)整可調(diào)元件是否方便？ 
在需要散熱的地方，裝了散熱器沒(méi)有？空氣流是否通暢？ 
信號(hào)流程是否順暢且互連短？ 
插頭、插座等與機(jī)械設(shè)計(jì)是否矛盾？ 
線路的干擾問(wèn)題是否有所考慮？