PCB Layout設(shè)計(jì)中的一些設(shè)計(jì)原則總結(jié)

PCB Layout作為硬件設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，在硬件電路設(shè)計(jì)合理的情況下，它是影響性能的一個(gè)絕對(duì)重要的指標(biāo)。很多的PCB Layout工程師都是按照硬件工程師或者PI SI工程師給出的約束規(guī)則來(lái)完成布局布線(xiàn)，這些就是俗稱(chēng)的“拉線(xiàn)工”。他們重復(fù)而機(jī)械的完成一塊塊PCB Layout，一段時(shí)間后，他們中的一些或許已經(jīng)有了這樣的一些經(jīng)驗(yàn)：哪些要做等長(zhǎng)，哪些要走粗、哪些要平行，保證合適的線(xiàn)距等等。但是，他們憑的是所謂的經(jīng)驗(yàn)，很多是知其然不知其所以然。我覺(jué)得，要想有所突破的話(huà)，就必須要拓寬自己的知識(shí)面。也就是PCB Layout工程師不能讓別人把自己當(dāng)做“拉線(xiàn)工”來(lái)看待。

首先，你要具備一定的電路理解能力（當(dāng)然像硬件工程師那樣的設(shè)計(jì)能力不是必要的，如果能，那最好）；

其次，需要具備SI/PI工程師做PI/SI分析的能力（當(dāng)然需要有射頻仿真的能力也不是必須的，如果能，那最好）。具備這些知識(shí)以后，你不但具備設(shè)計(jì)一款好的PCB能力，也有和硬件、SI/PI工程師理論的資本，甚至可以從PCB設(shè)計(jì)上給出他們電路設(shè)計(jì)的建議。

話(huà)不多說(shuō)，從一些PCB設(shè)計(jì)中總結(jié)的一些原則：

一、關(guān)于布局

1.布局，就是將電路元件合理的放置。那怎么樣的放置是合理的，一個(gè)簡(jiǎn)單的原則就是模塊化劃分清晰，也就是說(shuō)有一定電路基礎(chǔ)的人，拿到你的PCB就能夠看出哪塊是用來(lái)實(shí)現(xiàn)什么功能的。

2.具體的設(shè)計(jì)步驟：首先根據(jù)原理圖，生成初始的PCB文件，完成PCB的預(yù)布局，確定一個(gè)相對(duì)的PCB Layout面積，然后告訴結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)根據(jù)我們給出的面積，然后根據(jù)整體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，給出具體的約束。

3.根據(jù)結(jié)構(gòu)的約束完成板邊、定位口以及一些禁布區(qū)的繪制，然后完成接插件的擺放。

4.元件的擺放原則：一般情況下主控MCU都是置于板子的中心位置，然后接口電路靠近接口放置（比如網(wǎng)口、USB、VGA等等），并且大部分接口都有ESD防護(hù)還有濾波處理。遵循的原則是先防護(hù)后濾波。

5.然后就是電源模塊，一般主電源模塊放置在電源入口處（比如系統(tǒng)5V），分立的電源模塊（比如模塊電路供電的2.5V）可以根據(jù)實(shí)際情況放置在相同電源網(wǎng)路比較密集的地方。

6.一些內(nèi)部的電路，沒(méi)有引到接插件的。我們一般遵循這樣一個(gè)基本原則：高速、低速分區(qū)域，模擬、數(shù)字分區(qū)域，干擾源、敏感受體分區(qū)域。

7.然后對(duì)于單個(gè)電路模塊來(lái)說(shuō)，遵循電路設(shè)計(jì)的時(shí)候的電流流向來(lái)設(shè)計(jì)。

總體的電路布局，大概就是這樣，歡迎大神補(bǔ)充和指正。

二、關(guān)于布線(xiàn)

1.布線(xiàn)，最基本的要求就是要保證所有網(wǎng)絡(luò)有效連通。連通，是很容易做到的，有效又是一個(gè)比較模糊的概念。其實(shí)，電路中的信號(hào)無(wú)外乎兩種：數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)，對(duì)數(shù)字電路來(lái)說(shuō)就是保證足夠的噪聲容限，對(duì)模擬信號(hào)來(lái)說(shuō)，盡量做到零損失。

2.布線(xiàn)前，一般需要了解整個(gè)PCB板層疊設(shè)計(jì)，即把所有的布線(xiàn)層規(guī)劃為：最優(yōu)布線(xiàn)層、次優(yōu)布線(xiàn)層。。。。，最優(yōu)布線(xiàn)層，也就是相鄰面試完整的地平面，這層我們一般用來(lái)布重要的信號(hào)（包括DDR中的所有信號(hào)、差分信號(hào)、模擬信號(hào)等等）。其他信號(hào)（I2C、UART、SPI、GPIO）走其他層，并且保證重要區(qū)域只存在此電路相關(guān)信號(hào)（比如DDR、網(wǎng)口等）

3.然后高速信號(hào)布線(xiàn)時(shí)需要考慮反射、串?dāng)_、EMC等問(wèn)題，所以一般都需要做阻抗匹配，比如單線(xiàn)50R、差分線(xiàn)100R等等，具體以實(shí)際設(shè)計(jì)為準(zhǔn)（原則是保證阻抗相等、連續(xù)），串?dāng)_方面主要考慮3W/2W原則，包地處理等等。

4.電源和功率電路，首先要保證足夠的帶載能力，即電源的整個(gè)回流路勁盡可能的粗和短，從EMC角度叫，回流為環(huán)路，形成環(huán)路天線(xiàn)，對(duì)外輻射，所以盡可能的減小環(huán)路面積。

總體的電路布線(xiàn)，大概就是這樣，歡迎大神補(bǔ)充和指正。

三、關(guān)于地

1.接地和地設(shè)計(jì)在PCB設(shè)計(jì)中是非常重要的一環(huán)，因?yàn)榈刈鳛橐粋€(gè)重要的參考平面，假如地平面設(shè)計(jì)出問(wèn)題了，其他信號(hào)也是沒(méi)辦法穩(wěn)定。

2.地一般我們分為機(jī)殼地和系統(tǒng)地，機(jī)殼地顧名思義就是產(chǎn)品的鈑金連接到的地，系統(tǒng)地即是作為整個(gè)電路系統(tǒng)的參考平面。

3.一般系統(tǒng)地和機(jī)殼的實(shí)際原則是：機(jī)殼地和系統(tǒng)地分割，然后系統(tǒng)地通過(guò)磁珠和高壓電容單點(diǎn)或者多點(diǎn)連接。

4.關(guān)于系統(tǒng)地：從功能上分為數(shù)字地、模擬地、功率地。（關(guān)于地分分割一直存在爭(zhēng)論，我這里人觀點(diǎn)。）

首先，布局非常合理的情況下，我認(rèn)為地可以不用分割。何謂布局非常合理，即數(shù)字區(qū)域只有數(shù)字信號(hào)、模擬區(qū)域只有模擬信號(hào)、功率區(qū)域只有功率信號(hào)，并且在他們的下方都存在完整的地平面。因?yàn)殡娏骱退骱芟嗨疲麄兌际峭吞幜?，他們下方都存在完整的地平面，所以從最短、最低原則，他們直接在下方回流，而不會(huì)竄到其他的地方去。

但是，有些時(shí)候，并不是這么理想，各區(qū)域都存在一些交叉，這個(gè)時(shí)候一般選擇單點(diǎn)了解，使用0R電阻（不建議使用磁珠，因?yàn)楦哳l時(shí)，磁珠有濾波效果）。電阻的擺放位置靠近交叉最密集的地方，是會(huì)流面積最小。