1、PCB 设计注意事项 0推 荐PCB 设计注意事项（一）作为一个电子工程师设计电路是一项必备的硬功夫，但是原理设计再完美，如果电路板设计不合理性能将大打折扣，严重时甚至不能正常工作 根据我的经验，我总结出以下一些设计中应该注意的地方，希望能对您有所启示 不管用什么软件，设计有个大致的程序，按顺序来会省时省力，因此我将按制作流程来介绍一下 （由于界面风格与视窗接近，操作习惯也相近，且有强大的仿真功能，使用的人比较多，将以此软件作说明 ） 原理图设计是前期准备工作，经常见到初学者为了省事直接就去画板了，这样将得不偿失，对简单的板子，如果熟练流程，不妨可以跳过 但是对于初学者一定要按流程来，这样一方
2、面可以养成良好的习惯，另一方面对复杂的电路也只有这样才能避免出错 在画原理图时，层次设计时要注意各个文件最后要连接为一个整体，这同样对以后的工作有重要意义 由于，软件的差别有些软件会出现看似相连实际未连（电气性能上）的情况 如果不用相关检测工具检测，万一出了问题，等板子做好了才发现就晚了 因此一再强调按顺序来做的重要性，希望引起大家的注意 原理图是根据设计的项目来的，只要电性连接正确没什么好说的 下面我们重点讨论一下具体的制板程序中的问题 、制作物理边框 封闭的物理边框对以后的元件布局、走线来说是个基本平台，也对自动布局起着约束作用，否则，从原理图过来的元件会不知所措的但这里一定要注意精确，否
3、则以后出现安装问题麻烦可就大了 还有就是拐角地方最好用圆弧，一方面可以避免尖角划伤工人，同时又可以减轻应力作用 以前我的一个产品老是在运输过程中有个别机器出现面壳板断裂的情况，改用圆弧后就好了 、元件和网络的引入 把元件和网络引人画好的边框中应该很简单，但是这里往往会出问题，一定要细心地按提示的错误逐个解决，不然后面要费更大的力气这里的问题一般来说有以下一些：元件的封装形式找不到，元件网络问题，有未使用的元件或管脚，对照提示这些问题可以很快搞定的 、元件的布局 元件的布局与走线对产品的寿命、稳定性、电磁兼容都有很大的影响，是应该特别注意的地方 一般来说应该有以下一些原则： 放置顺序 先放置与结
4、构有关的固定位置的元器件，如电源插座、指示灯、开关、连接件之类，这些器件放置好后用软件的功能将其锁定，使之以后不会被误移动 再放置线路上的特殊元件和大的元器件，如发热元件、变压器、IC 等 最后放置小器件 注意散热 元件布局还要特别注意散热问题 对于大功率电路，应该将那些发热元件如功率管、变压器等尽量靠边分散布局放置，便于热量散发，不要集中在一个地方，也不要高电容太近以免使电解液过早老化 、布线 布线原则：走线的学问是非常高深的，每人都会有自己的体会，但还是有些通行的原则的 高频数字电路走线细一些、短一些好 大电流信号、高电压信号与小信号之间应该注意隔离（隔离距离与要承受的耐压有关，通常情况下
5、在 2时板上要距离 2mm，在此之上以比例算还要加大，例如若要承受的耐压测试，则高低压线路之间的距离应在 3.5以上，许多情况下为避免爬电，还在印制线路板上的高低压之间开槽 ） 两面板布线时，两面的导线宜相互垂直、斜交、或弯曲走线，避免相互平行，以减小寄生耦合；作为电路的输人及输出用的印制导线应尽量避兔相邻平行，以免发生回授，在这些导线之间最好加接地线 走线拐角尽可能大于度，杜绝度以下的拐角，也尽量少用度拐角 同是地址线或者数据线，走线长度差异不要太大，否则短线部分要人为走弯线作补偿 走线尽量走在焊接面，特别是通孔工艺的 尽量少用过孔、跳线 单面板焊盘必须要大，焊盘相连的线一定要粗，能放泪滴就
6、放泪滴，一般的单面板厂家质量不会很好，否则对焊接和都会有问题 大面积敷铜要用网格状的，以防止波焊时板子产生气泡和因为热应力作用而弯曲，但在特殊场合下要考虑的流向，大小，不能简单的用铜箔填充了事，而是需要去走线 元器件和走线不能太靠边放，一般的单面板多为纸质板，受力后容易断裂，如果在边缘连线或放元器件就会受到影响 必须考虑生产、调试、维修的方便性 对模拟电路来说处理地的问题是很重要的，地上产生的噪声往往不便预料，可是一旦产生将会带来极大的麻烦，应该未雨绸缎 对于功放电路，极微小的地噪声都会因为后级的放大对音质产生明显的影响；在高精度转换电路中，如果地线上有高频分量存在将会产生一定的温漂，影响放大
7、器的工作 这时可以在板子的角加退藕电容，一脚和板子上的地连，一脚连到安装孔上去（通过螺钉和机壳连），这样可将此分量虑去，放大器及也就稳定了 另外，电磁兼容问题在目前人们对环保产品倍加关注的情况下显得更加重要了 一般来说电磁信号的来源有个：信号源，辐射，传输线 晶振是常见的一种高频信号源，在功率谱上晶振的各次谐波能量值会明显高出平均值 可行的做法是控制信号的幅度，晶振外壳接地，对干扰信号进行屏蔽，采用特殊的滤波电路及器件等 需要特别说明的是蛇形走线，因为应用场合不同其作用也是不同的，在电脑的主板中用在一些时钟信号上，如 、-，它的作用有两点：、阻抗匹配 、滤波电感 对一些重要信号，如 架构中的，
8、一共根，频率可达，要求必须严格等长，以消除时滞造成的隐患，这时，蛇形走线是唯一的解决办法 一般来讲，蛇形走线的线距倍的线宽；若在普通 PCB 板中，除了具有滤波电感的作用外，还可作为收音机天线的电感线圈等等 、调整完善 完成布线后，要做的就是对文字、个别元件、走线做些调整以及敷铜（这项工作不宜太早，否则会影响速度，又给布线带来麻烦），同样是为了便于进行生产、调试、维修 敷铜通常指以大面积的铜箔去填充布线后留下的空白区，可以铺的铜箔，也可以铺的铜箔（但这样一旦短路容易烧毁器件，最好接地，除非不得已用来加大电源的导通面积，以承受较大的电流才接） 包地则通常指用两根地线（）包住一撮有特殊要求的信号线
9、，防止它被别人干扰或干扰别人 如果用敷铜代替地线一定要注意整个地是否连通，电流大小、流向与有无特殊要求，以确保减少不必要的失误 、检查核对网络 有时候会因为误操作或疏忽造成所画的板子的网络关系与原理图不同，这时检察核对是很有必要的 所以画完以后切不可急于交给制版厂家，应该先做核对，后再进行后续工作 、使用仿真功能 完成这些工作后，如果时间允许还可以进行软件仿真 特别是高频数字电路，这样可以提前发现一些问题，大大减少以后的调试工作量 基本原则： 1、导体距线路板边缘的距离要大于 0.3mm 2、导线条弯角部分设计成圆角，可以防止铜箔剥落 3、铜箔线条间距离最小为 0.5mm，如为高频电路，由于分
10、布参数的影响，其形状，间距则需另外考虑 4、孔与基板边缘的距离通常为板厚的 2 倍，如果是排列孔，则需要 3 倍以上，否则，容易发生开裂现象 5、圆角孔与圆孔接近时，容易发生开裂现象，其距离 L 应稍比板厚大 6、模具冲孔后，孔径有一定收缩量，如用 1.2mm 的冲头冲孔，则出来的孔径将不足 1.2mm，所以设计时要考虑到收缩量。PCB 设计注意事项（二）一焊盘重叠焊盘（除表面贴装焊盘外）的重叠，也就是孔的重叠放置，在钻孔时会因为在一处多钻孔导致断钻头、导线损伤。二图形层的滥用1. 违反常规设计，如元件面设计在 BOTTOM 层，焊接面设计在 TOP，造成文件编辑时正反面错误。2. PCB 板
11、内若有需铣的槽，要用 KEEPOUT LAYER 或 BOARD LAYER 层画出，不应用其它层面，避免误铣或没铣。三异型孔若板内有异型孔，用 KEEPOUT 层画出一个与孔大小一样的填充区即可。异形孔的长/宽比例应2：1，宽度应1.0mm，否则，钻床在加工异型孔时极易断钻，造成加工困难。四字符的放置1字符遮盖焊盘 SMD 焊片，给印制板的通断测试及元件的焊接带来不便。2 字符设计的太小，造成丝网印刷的困难，使字符不够清晰。五单面焊盘孔径的设置1单面焊盘一般不钻孔，若钻孔需标注，其孔径应设计为零。如果设计了数值，这样在产生钻孔数据时，其位就会钻出孔，轻则会影响板面美观，重则板子报废。2 单面
12、焊盘若要钻孔就要做出特殊标注。六用填充区块画焊盘用填充块画焊盘在设计线路时能够通过 DRC 检查，但对于加工是不行的，因此类焊盘不能直接生成阻焊数据，上阻焊剂时，该填充块区域将被阻焊剂覆盖，导致器件焊接困难。七设计中的填充块太多或填充块用极细的线填充1 产生光绘数据有丢失的现象，光绘数据不完全。2因填充块在光绘数据处理时是用线一条一条去画的，因此产生的光绘数据量相当大，增加了数据处理难度。八表面贴装器件焊盘太短这是对于通断测试而言，对于太密的表面贴装器件，其两脚之间的间距相当小，焊盘也相当细，安装测试须上下（右左）交错位置，如焊盘设计的太短，虽然不影响器件贴装，但会使测试针错不开位。九大面积网
13、格的间距太小组成大面积网格线同线之间的边缘太小（小于 0.30mm），在印制过程中会造成短路。十大面积铜箔距外框的距离太近大面积铜箔外框应至少保证 0.20mm 以上的间距，因在铣外形时如铣到铜箔上容易造成铜箔翘及由其引起焊剂脱落问题。十一外形边框设计的不明确有的客户在 KEEP LAYER 、BOARD LAYER、TOP OVER LAYER 等都设计了外形线且这些外形线不重合，造成成型时很难判断哪一条是外型线。十二线条的放置两个焊盘之间的连线，不要断断续续的画，如果想加粗线条不要用线条来重复放置，直接改变线条 WIDTH 即可，这样的话在修改线路的时候易修改。开发经验，PCB 布板闲谈0
14、推 荐毕业 4 年以来，虽然其中有段时间在做嵌入式实时软件系统的驱动部分，可一直都挂着“硬件工程师”的头衔。其实有点惭愧，谈不上对硬件的有多深的造诣，除了有相当一部分时间设计硬件电路以外，更重要的也就是 PCB 布板。仔细想想，其中亲手布过的电路板，从简单的数字电视机顶盒前面板的单层板，到复杂一点的 AT89C51 为核心的工业控制类的双层板，无线扩频电台的基带双层板，高速 FPGA 的应用板，再到比较复杂的含有 DDR MEMERY 总线的四层板等不下 20 块，所幸的还有接触过的手机电路的 8 层板，所以，终归对 PCB 的布板有些想法。想法也罢，经验也罢，只要能够对读者的布板有所帮助的话
15、，也就达到了我写这篇文章的目的。 一块优秀的电路板，除了在实现电路原理功能之外，还要考虑 EMI,EMC，ESD，信号完整性等电气特性，也要考虑机械结构，大功耗芯片的散热问题，在这基础上再考虑电路板美观问题。所以，PCB 板布线是门艺术，具体而言是门折衷的艺术。在开始学习摸索 PCB 布线之前，或许您会在各式各样的参考书中看见各式各样的 PCB 板布线的规则，即使许多规则在一定程度上会是有相同的内涵，可是在不同的实际布板实践中会有不同的侧重点，甚至规则之间会产生冲突。举个例子：规则一信号传输的路径越短越好，规则二是在高频布线要求阻抗匹配。在考虑布 DDR MEMORY 的总线时，SOP 封装的
16、 MEMERY 芯片不可能对所有的 TRACK 实现规则一,正确的做法是整体考虑阻抗匹配的条件下实现所有的 TRACK 相对最短。因此，实际布线中规则之间的不可兼得就会让读者布线过程中自觉的有效的利用这些规则时产生种种疑惑，甚至就陷入这样或者是那样的一般性的规则中不知所措。在这就需要强调一点各种布线规则只是指导性的，要结合实际的布线过程去不断折衷以取得最大的效用。我想只要在实际布线中自觉注意这些规则，或多或少会对布线的效果有所帮助。 1 模块化，结构化的思想不仅体现在硬件原理设计中，也要反映在布局布线效果中 如今的硬件平台的集成度越来越高，系统越来越复杂，自然而然也就要求无论是硬件原理图的设计
17、中还是 PCB 布线中使用模块化，结构化设计的方法。如果接触过大规模的 FPGA 或是 CPLD 就知道，复杂 IC 的设计必然要求采用自上至下的模块化的设计方法。所以作为硬件工程师，在了解系统整体架构的前提下，首先应该在原理图和 PCB 布线设计中自觉融合模块化的设计思想。举个例子，数字电视机顶盒的硬件平台的主 ICQAMI5516 中就有如下的几种模块： ST20:主频 180MHZ 的 32 位 RISC CPU PTI:TRANSPORT STREAM 的处理单元 DISPLAY:MPEG-2 解码，显示处理单元 DEMODULATOR:QAM 解调器 MEMORY INTERFACE
18、：不同应用系统所需要不同的 MEMORY 的接口 STBUS：各个模块的数据通讯总线 PERIPHERALS:UART,SMARTCARD,IIC,GPIO,PWM 等常用外设 AUDIO:音频输出接口 VEDIO:视频输出接口 QAMI5516 模块化的设计过程，虽然不一定要求硬件工程师了解系统的方方面面，可是必然要求在设计硬件平台时，把在实际运用中使用到的 IC 不同模块的接口部分当作一个子系统来处理：例如音频部分电路和视频部分电路在布局布线的时候就应该在一个整体区域内进行。这样做，不仅延续了 IC 模块化设计的思路，而且可以方便在需要进行 PCB 板的物理分隔，减少不同模块之间的电气耦合
19、，可以方便整个系统的调试。我们知道，硬件调试中最容易检查，处理电路原理设计中的错误的方法就是“头痛医头，脚痛医脚”，即上述的 QAMI5516 平台中，如果音频部分电路有问题，首先要做的就是检查校验音频模块。 模块化的思想还体现在系统总线的布线上，通常总线都区分为 CONCROL BUS,DATA BUS,ADDR BUS,这三类。例如上面 QAMI5516 中 SMI 上使用的是一片 16M 的 SDRAM,工作频率在 100MHZ，这就要求这一组总线在布线过程中需要统一成一个整体来考虑阻抗匹配。在实际的布线过程中，不可能要把这些线布得七零八落吧。 模块化的思想也有利于 PCB 板的布局。
20、模块化的思想也有利于硬件系统的功能的扩展或是更改。 2 站在整个系统的角度上，分析各个模块信号的性质，确定其在整个系统中占据的地位，从而确定模块在布局布线的优先级 布局对于整个系统具有重要的意义，这要求在实际的布线过程中，对于各个模块的具体处理有轻重缓急之分。一般的布局规则，都要求区分模块是模拟电路，还是数字电路，是高频电路还是低频电路，是主要的干扰源还是敏感的关键信号等等。因此，在布局之前必须仔细分析各个模块信号的性质包括模块的属性，功能，供电电源，具体信号的频率，电流的流向，电流强度等，以确定模块在 PCB 板上布局。通常，在机械结构确定的情况下，复杂的系统还会有 N 种不同的布局方式，这
21、需要站在系统的角度上依照一些规则的折中来找出最优化的布局布线。 在数字模块中，都会有时钟，例如 SDRAM 的 CLOCK，而时钟电路是影响 EMC 的主要因素。集成电路的大部分噪声都与时钟频率及其多次谐波有关。如果 CLOCK 信号是一个正弦波形式，如果处理不当，对系统会“贡献”一个该频率或是该频率的倍频的干扰源，如果是 CLOCK信号是方波形式，则对系统“贡献”一个杂散频率的干扰源。同时，CLOCK 还是一个容易受干扰的信号，如果 CLOCK 受到干扰，对数字系统的影响可想而知。因此，时钟电路模块是属于关键模块，在布局布线过程中优先各种规则考虑其布局布线。 类似的还有在现在许多的嵌入式硬件
22、系统中的各种各样的中断模块。中断的触发有电平触发和边沿触发。曾经碰到过一个设置为上升沿触发的中断因外界的干扰而不断的被触发，最终导致了 RTOS 由于处理不过来而堵死的现象。 按照这一原则来分析二个简单的电路布局。在一个我接触到的手机硬件平台中，显示屏的亮度电路是通过一个 PWM 产生的不同脉宽信号，经过一个 RC 积分电路建立不同的背光灯电压来实现的。PWM 信号和 CLOCK 相比，在对整个系统 EMI 的影响上在某种意义上是相同的。但是如果仔细分析一些，就应该知道，如果在布线时，IC 的 PWM 信号在尽可能短的路径上建立模拟的电平后才在 PCB 板上传输，也就是说电阻和电容尽可能的靠近
23、 PWM 管脚放置，这样可以使 PWM 对系统的干扰减小到最小。在手机硬件平台的设计中，RF 部分和音频部分是系统的核心，这两部分的布线占据绝对核心的地位，在布线时置于优先考虑的地位。所以在实际布局布线中，这两个模块的信号线单独布在一中间层，并且在其邻层使用电源层和地层，把它屏蔽起来，同时其他模块尽量远离这两个模块，以免引入干扰。另外尝试着考虑这样一个细节:MIC 输入很小的音频信号需要经过放大到一定的程度后再输入到 AUDIO ADC 中。我们知道抽象意义上的信道传输信噪比是衡量噪声对系统的影响。可以相互参照，一个小的噪声在音频信号放大之前就串扰就信道和在音频信号在放大之后才进信道对音频指标
24、的影响。如果这信道的路径不得以经过一些强干扰源的区域，建议音频信号进行放大后再进行传输。 再比如在复杂系统的总线上通常会挂接类型的设备，如 I2C 总线可以挂 127 个从设备，在某些机顶盒硬件平台中通常会挂上 DEMODULATOR,TUNER,E2PROM。这也要求对不同的设备对于分享总线的频率上加以区分，对于使用频率高的设备放在相对比较重要的位置上。例如在上述 QAMI5516 平台上的 EMI 接口同时使用了 SDRAM，FLASH 两种设备。基于对系统的理解，SDRAM 放置的是实时操作系统的运行代码，FLASH是作为一种存储介质，在软件系统运行过程中 SDRAM 相对于 FLASH
25、 有更多的读写操作，因此在布线过程中应该先考虑 SDRAM 的位置。 3 注重电源完整性，布局布线中优先考虑电源和地线的处理 在任何电子系统中，干扰源对系统的干扰不外乎通过两种途径：一是通过导体的传递，二是通过电磁辐射经过空间的耦合。在频率较低的系统中主要是第一种路径，在高频系统中也有相当部分的干扰原因是通过导体的传递，其中比较明显的就是 IC 产生的噪声通过电源和地干扰整个系统。因此，电源的完整性或者说是电源质量对整个系统的抗干扰能力具有至关重要的意义。电源完整性实际上是信号完整性的一部分，然而考虑到电源对于所有系统的重要性，在此单独列出。要声明的是，在实际系统中，要做到这一点并不容易，系统
26、中总会有各种不同频率的噪声。在电路设计和 PCB 布局布线中只是极力的减小各种频率的噪声，从而提高系统的抗噪声的整体性能。同时，在复杂系统中，减少系统的噪声不是更改一两电容的值就能够做到，而是需要注意电源滤波效果的累积。在手机硬件设计中，有专门的 PMU 来对管理对各个模块供电，然而 PMU 都是来自 VBAT。无法想象，如果是敏感的音频运放的供电没有经过滤波的处理，直接取自 VBAT，又或者，像给 SDRAM 供电的电路没有做滤波处理，任由这部分数字电路的开关噪声污染整个 VBAT，会是有什么样的后果？ 如果对电源完整性有了足够的重视，结合起前面说过的模块化和各个模块仔细分析后，这部分还是相
27、对比较好处理。对于 IC 电源 VCC通常的规则一般都会用旁路电容和去耦电容进行处理，并且在布板的时候尽量让这类电容靠近 IC 的电源输入处。如果在要求苛刻的系统中，还可以对不同的敏感频率采用 LCCL 电路（串接一个电感或是磁珠，并一个电解电容，并一个瓷片电容，再串一个小的电感，具体值需要依照相应频率确定）滤波。曾经做一个复杂的系统，由于在系统的 DEMODULATOR 上的一路核心电源上没有使用旁路电容，从而使 DEMODULATOR 的解调后的误码率高的无法忍受。对于系统中各种 GND 的处理，一般要求分析电流的回流路径。电流具有总是选择阻抗最小回流路径的性质。这是一个核心原则，可以通过这样一个事实来理解：在 PCB 布线中有“铺铜”这样的模式。“铺铜”经常会在网络 GND 上使用，所有的数字信号都可以抽象成一个最基本的门级电路，GND 也就是信号回流路径的一部分。GND 就是通过“铺铜”的方式，使信号的路径上的总阻抗变小。“就近接地”，“最小化接地阻抗”也正是基于这样的考虑。 上面只是抛砖引玉的讲述了这几年来鄙人在 PCB 板中的一些感触颇深的几点，有了这三个指导性原则，并结合具体的许多布线规则，剩下就是您的态度问题了。当然，毕竟能力和见识有限，其中难免有所偏颇，不足之处恳请指正
