常見(jiàn) PCB 布局約束原則

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一塊好的電路板，除了實(shí)現(xiàn)電路原理功能之外，還要考慮 EMI、EMC、ESD（靜電釋放）、信號(hào)完整性等電氣特性，也要考慮機(jī)械結(jié)構(gòu)、大功耗芯片的散熱問(wèn)題，在此基礎(chǔ)上再考慮電路板的美觀問(wèn)題，就像進(jìn)行藝術(shù)雕刻一樣，對(duì)其每一個(gè)細(xì)節(jié)進(jìn)行斟酌。

常見(jiàn)?PCB?布局約束原則

在對(duì) PCB 元件布局時(shí)經(jīng)常會(huì)有以下幾個(gè)方面的考慮。

（1）PCB 板形與整機(jī)是否匹配？

（2）元件之間的間距是否合理？有無(wú)水平上或高度上的沖突？

（3）PCB 是否需要拼版？是否預(yù)留工藝邊？是否預(yù)留安裝孔？如何排列定位孔？

（4）如何進(jìn)行電源模塊的放置及散熱？

（5）需要經(jīng)常更換的元件放置位置是否方便替換？可調(diào)元件是否方便調(diào)節(jié)？

（6）熱敏元件與發(fā)熱元件之間是否考慮距離？

（7）整板 EMC 性能如何？如何布局能有效增強(qiáng)抗干擾能力？

對(duì)于元件和元件之間的間距問(wèn)題，基于不同封裝的距離要求不同和 Altium Designer 自身的特點(diǎn)，如果通過(guò)規(guī)則設(shè)置來(lái)進(jìn)行約束，設(shè)置太過(guò)復(fù)雜，較難實(shí)現(xiàn)。一般是在機(jī)械層上畫(huà)線來(lái)標(biāo)出元件的外圍尺寸，如圖 9-1 所示，這樣當(dāng)其他元件靠近時(shí)，就大概知道其間距了。這對(duì)于初學(xué)者非常實(shí)用，也能使初學(xué)者養(yǎng)成良好的 PCB 設(shè)計(jì)習(xí)慣。

圖 9-1 ?機(jī)械輔助線

通過(guò)以上的考慮分析，可以對(duì)常見(jiàn) PCB 布局約束原則進(jìn)行如下分類(lèi)。

元件排列原則

（1）在通常條件下，所有的元件均應(yīng)布置在 PCB 的同一面上，只有在頂層元件過(guò)密時(shí)，才能將一些高度有限并且發(fā)熱量小的元件（如貼片電阻、貼片電容、貼片 IC 等）放在底層。

（2）在保證電氣性能的前提下，元件應(yīng)放置在柵格上且相互平行或垂直排列，以求整齊、美觀。一般情況下不允許元件重疊，元件排列要緊湊，輸入元件和輸出元件盡量分開(kāi)遠(yuǎn)離，不要出現(xiàn)交叉。

（3）某些元件或?qū)Ь€之間可能存在較高的電壓，應(yīng)加大它們的距離，以免因放電、擊穿而引起意外短路，布局時(shí)盡可能地注意這些信號(hào)的布局空間。

（4）帶高電壓的元件應(yīng)盡量布置在調(diào)試時(shí)手不易觸及的地方。

（5）位于板邊緣的元件，應(yīng)該盡量做到離板邊緣有兩個(gè)板厚的距離。

（6）元件在整個(gè)板面上應(yīng)分布均勻，不要這一塊區(qū)域密，另一塊區(qū)域疏松，提高產(chǎn)品的可靠性。

按照信號(hào)走向布局原則

（1）放置固定元件之后，按照信號(hào)的流向逐個(gè)安排各個(gè)功能電路單元的位置，以每個(gè)功能電路的核心元件為中心，圍繞它進(jìn)行局部布局。

（2）元件的布局應(yīng)便于信號(hào)流通，使信號(hào)盡可能保持一致的方向。在多數(shù)情況下，信號(hào)的流向安排為從左到右或從上到下，與輸入、輸出端直接相連的元件應(yīng)當(dāng)放在靠近輸入、輸出接插件或連接器的地方。

防止電磁干擾

圖 9-2 ?電感與電感垂直 90°進(jìn)行布局

（1）對(duì)于輻射電磁場(chǎng)較強(qiáng)的元件及對(duì)電磁感應(yīng)較靈敏的元件，應(yīng)加大它們相互之間的距離，或考慮添加屏蔽罩加以屏蔽。

（2）盡量避免高、低電壓元件相互混雜及強(qiáng)、弱信號(hào)的元件交錯(cuò)在一起。

（3）對(duì)于會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)的元件，如變壓器、揚(yáng)聲器、電感等，布局時(shí)應(yīng)注意減少磁力線對(duì)印制導(dǎo)線的切割，相鄰元件磁場(chǎng)方向應(yīng)相互垂直，減少彼此之間的耦合。圖 9-2 所示為電感與電感垂直 90°進(jìn)行布局。

（4）對(duì)干擾源或易受干擾的模塊進(jìn)行屏蔽，屏蔽罩應(yīng)有良好的接地。屏蔽罩的規(guī)劃如圖 9-3 所示。

抑制熱干擾

（1）對(duì)于發(fā)熱元件，應(yīng)優(yōu)先安排在利于散熱的位置，必要時(shí)可以單獨(dú)設(shè)置散熱器或小風(fēng)扇，以降低溫度，減小對(duì)鄰近元件的影響，如圖 9-4 所示。

（2）一些功耗大的集成塊、大功率管、電阻等，要布置在容易散熱的地方，并與其他元件隔開(kāi)一定距離。

圖 9-3 ?屏蔽罩的規(guī)劃

圖 9-4 ?布局的散熱考慮

（3）熱敏元件應(yīng)緊貼被測(cè)元件并遠(yuǎn)離高溫區(qū)域，以免受到其他發(fā)熱功當(dāng)量元件的影響，引起誤動(dòng)作。

（4）雙面放置元件時(shí)，底層一般不放置發(fā)熱元件。

可調(diào)元件布局原則

對(duì)于電位器、可變電容器、可調(diào)電感線圈、微動(dòng)開(kāi)關(guān)等可調(diào)元件的布局，應(yīng)考慮整機(jī)的結(jié)構(gòu)要求：若是機(jī)外調(diào)節(jié)，其位置要與調(diào)節(jié)旋鈕在機(jī)箱面板上的位置相適應(yīng)；若是機(jī)內(nèi)調(diào)節(jié)，則應(yīng)放置在 PCB 上便于調(diào)節(jié)的地方。

編輯：黃飛

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