PCB設(shè)計寶典：做電工必須要精通的畫板技巧 - 全文

一般PCB基本設(shè)計流程如下：前期準備、PCB結(jié)構(gòu)設(shè)計、PCB布局、布線、布線優(yōu)化和絲印、網(wǎng)絡(luò)和DRC檢查和結(jié)構(gòu)檢查、制版。

一.前期準備

這包括準備元件庫和原理圖。“工欲善其事，必先利其器”，要做出一塊好的板子，除了要設(shè)計好原理之外，還要畫得好。在進行PCB設(shè)計之前，首先要準備好原理圖SCH的元件庫和PCB的元件庫。元件庫可以用peotel 自帶的庫，但一般情況下很難找到合適的，最好是自己根據(jù)所選器件的標準尺寸資料自己做元件庫。原則上先做PCB的元件庫，再做SCH的元件庫。PCB的元件庫要求較高，它直接影響板子的安裝；SCH的元件庫要求相對比較松，只要注意定義好管腳屬性和與PCB元件的對應(yīng)關(guān)系就行。PS：注意標準庫中的隱藏管腳。之后就是原理圖的設(shè)計，做好后就準備開始做PCB設(shè)計了。

二.PCB結(jié)構(gòu)設(shè)計

這一步根據(jù)已經(jīng)確定的電路板尺寸和各項機械定位，在PCB 設(shè)計環(huán)境下繪制PCB板面，并按定位要求放置所需的接插件、按鍵/開關(guān)、螺絲孔、裝配孔等等。并充分考慮和確定布線區(qū)域和非布線區(qū)域（如螺絲孔周圍多大范圍屬于非布線區(qū)域）。

三.PCB布局

布局說白了就是在板子上放器件。這時如果前面講到的準備工作都做好的話，就可以在原理圖上生成網(wǎng)絡(luò)表（Design-》Create Netlist），之后在PCB圖上導入網(wǎng)絡(luò)表（Design-》Load Nets）。就看見器件嘩啦啦的全堆上去了，各管腳之間還有飛線提示連接。然后就可以對器件布局了。一般布局按如下原則進行：

1 按電氣性能合理分區(qū)，一般分為：數(shù)字電路區(qū)（即怕干擾、又產(chǎn)生干擾）、模擬電路區(qū)（怕干擾）、功率驅(qū)動區(qū)（干擾源）；

2 完成同一功能的電路，應(yīng)盡量靠近放置，并調(diào)整各元器件以保證連線最為簡潔；同時，調(diào)整各功能塊間的相對位置使功能塊間的連線最簡潔；

3 對于質(zhì)量大的元器件應(yīng)考慮安裝位置和安裝強度；發(fā)熱元件應(yīng)與溫度敏感元件分開放置，必要時還應(yīng)考慮熱對流措施；

4 I/O驅(qū)動器件盡量靠近印刷板的邊、靠近引出接插件；

5 時鐘產(chǎn)生器（如：晶振或鐘振）要盡量靠近用到該時鐘的器件；

6 在每個集成電路的電源輸入腳和地之間，需加一個去耦電容（一般采用高頻性能好的獨石電容）；電路板空間較密時，也可在幾個集成電路周圍加一個鉭電容。

7 繼電器線圈處要加放電二極管（1N4148即可）；

8 布局要求要均衡，疏密有序，不能頭重腳輕或一頭沉——需要特別注意，在放置元器時，一定要考慮元器件的實際尺寸大?。ㄋ济娣e和高度）、元器件之間的相對位置，以保證電路板的電氣性能和生產(chǎn)安裝的可行性和便利性同時，應(yīng)該在保證上面原則能夠體現(xiàn)的前提下，適當修改器件的擺放，使之整齊美觀，如同樣的器件要擺放整齊、方向一致，不能擺得“錯落有致” 。這個步驟關(guān)系到板子整體形象和下一步布線的難易程度，所以一點要花大力氣去考慮。布局時，對不太肯定的地方可以先作初步布線，充分考慮。

四.布線

布線是整個PCB設(shè)計中最重要的工序。這將直接影響著PCB板的性能好壞。在PCB的設(shè)計過程中，布線一般有這么三種境界的劃分：首先是布通，這時PCB設(shè)計時的最基本的要求。如果線路都沒布通，搞得到處是飛線，那將是一塊不合格的板子，可以說還沒入門。其次是電器性能的滿足。這是衡量一塊印刷電路板是否合格的標準。這是在布通之后，認真調(diào)整布線，使其能達到最佳的電器性能。接著是美觀。假如你的布線布通了，也沒有什么影響電器性能的地方，但是一眼看過去雜亂無章的，加上五彩繽紛、花花綠綠的，那就算你的電器性能怎么好，在別人眼里還是垃圾一塊。這樣給測試和維修帶來極大的不便。布線要整齊劃一，不能縱橫交錯毫無章法。這些都要在保證電器性能和滿足其他個別要求的情況下實現(xiàn)，否則就是舍本逐末了。

1 布線時主要原則

①．一般情況下，首先應(yīng)對電源線和地線進行布線，以保證電路板的電氣性能。在條件允許的范圍內(nèi)，盡量加寬電源、地線寬度，最好是地線比電源線寬，它們的關(guān)系是：地線＞電源線＞信號線，通常信號線寬為：0.2～0.3mm，最細寬度可達0.05～0.07mm，電源線一般為1.2～2.5mm。對數(shù)字電路的PCB可用寬的地導線組成一個回路， 即構(gòu)成一個地網(wǎng)來使用（模擬電路的地則不能這樣使用）

②．預先對要求比較嚴格的線（如高頻線）進行布線，輸入端與輸出端的邊線應(yīng)避免相鄰平行，以免產(chǎn)生反射干擾。必要時應(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。

③．振蕩器外殼接地，時鐘線要盡量短，且不能引得到處都是。時鐘振蕩電路下面、特殊高速邏輯電路部分要加大地的面積，而不應(yīng)該走其它信號線，以使周圍電場趨近于零；

④．盡可能采用45o的折線布線，不可使用90o折線，以減小高頻信號的輻射；（要求高的線還要用雙弧線）

⑤．任何信號線都不要形成環(huán)路，如不可避免，環(huán)路應(yīng)盡量?。恍盘柧€的過孔要盡量少；

⑥． 關(guān)鍵的線盡量短而粗，并在兩邊加上保護地。

⑦．通過扁平電纜傳送敏感信號和噪聲場帶信號時，要用“地線-信號-地線”的方式引出。

⑧． 關(guān)鍵信號應(yīng)預留測試點，以方便生產(chǎn)和維修檢測用

⑨．原理圖布線完成后，應(yīng)對布線進行優(yōu)化；同時，經(jīng)初步網(wǎng)絡(luò)檢查和DRC檢查無誤后，對未布線區(qū)域進行地線填充，用大面積銅層作地線用，在印制板上把沒被用上的地方都與地相連接作為地線用?；蚴亲龀啥鄬影?，電源，地線各占用一層。

2 布線工藝要求

① 線一般情況下，信號線寬為0.3mm（12mil），電源線寬為0.77mm（30mil）或1.27mm（50mil）；線與線之間和線與焊盤之間的距離大于等于0.33mm（13mil），實際應(yīng)用中，條件允許時應(yīng)考慮加大距離；布線密度較高時，可考慮（但不建議）采用IC腳間走兩根線，線的寬度為0.254mm（10mil），線間距不小于0.254mm（10mil）。特殊情況下，當器件管腳較密，寬度較窄時，可按適當減小線寬和線間距。② 焊盤（PAD）焊盤（PAD）與過渡孔（VIA）的基本要求是：盤的直徑比孔的直徑要大于0.6mm；例如，通用插腳式電阻、電容和集成電路等，采用盤/孔尺寸1.6mm/0.8mm（63mil/32mil），插座、插針和二極管1N4007等，采用1.8mm/1.0mm（71mil/39mil）。實際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)實際元件的尺寸來定，有條件時，可適當加大焊盤尺寸；PCB板上設(shè)計的元件安裝孔徑應(yīng)比元件管腳的實際尺寸大0.2～0.4mm左右。③ 過孔（VIA）一般為1.27mm/0.7mm（50mil/28mil）；當布線密度較高時，過孔尺寸可適當減小，但不宜過小，可考慮采用1.0mm/0.6mm（40mil/24mil）。④ 焊盤、線、過孔的間距要求

PAD and VIA ： ≥ 0.3mm（12mil）

PAD and PAD ： ≥ 0.3mm（12mil）

PAD and TRACK ： ≥ 0.3mm（12mil）

TRACK and TRACK ： ≥ 0.3mm（12mil）

密度較高時：

PAD and VIA ： ≥ 0.254mm（10mil）

PAD and PAD ： ≥ 0.254mm（10mil）

PAD and TRACK ： ≥ 0.254mm（10mil）

TRACK and TRACK ： ≥ 0.254mm（10mil）

五.布線優(yōu)化和絲印

“沒有最好的，只有更好的”！不管你怎么挖空心思的去設(shè)計，等你畫完之后，再去看一看，還是會覺得很多地方可以修改的。一般設(shè)計的經(jīng)驗是：優(yōu)化布線的時間是初次布線的時間的兩倍。感覺沒什么地方需要修改之后，就可以鋪銅了（Place-》polygon Plane）。鋪銅一般鋪地線（注意模擬地和數(shù)字地的分離），多層板時還可能需要鋪電源。時對于絲印，要注意不能被器件擋住或被過孔和焊盤去掉。同時，設(shè)計時正視元件面，底層的字應(yīng)做鏡像處理，以免混淆層面。

六.網(wǎng)絡(luò)和DRC檢查和結(jié)構(gòu)檢查

首先，在確定電路原理圖設(shè)計無誤的前提下，將所生成的PCB網(wǎng)絡(luò)文件與原理圖網(wǎng)絡(luò)文件進行物理連接關(guān)系的網(wǎng)絡(luò)檢查（NETCHECK），并根據(jù)輸出文件結(jié)果及時對設(shè)計進行修正，以保證布線連接關(guān)系的正確性；網(wǎng)絡(luò)檢查正確通過后，對PCB設(shè)計進行DRC檢查，并根據(jù)輸出文件結(jié)果及時對設(shè)計進行修正，以保證PCB布線的電氣性能。最后需進一步對PCB的機械安裝結(jié)構(gòu)進行檢查和確認。

七.制版

在此之前，最好還要有一個審核的過程。

PCB設(shè)計是一個考心思的工作，誰的心思密，經(jīng)驗高，設(shè)計出來的板子就好。所以設(shè)計時要極其細心，充分考慮各方面的因數(shù)（比如說便于維修和檢查這一項很多人就不去考慮），精益求精，就一定能設(shè)計出一個好板子。

要注意的電氣規(guī)則

1 、電源、地線的處理

既使在整個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，會使產(chǎn)品的性能下降，有時甚至影響到產(chǎn)品的成功率。所以對電、地線的布線要認真對待，把電、地線所產(chǎn)生的噪音干擾降到最低限度，以保證產(chǎn)品的質(zhì)量。對每個從事電子產(chǎn)品設(shè)計的工程人員來說都明白地線與電源線之間噪音所產(chǎn)生的原因，現(xiàn)只對降低式抑制噪音作以表述：眾所周知的是在電源、地線之間加上去耦電容。盡量加寬電源、地線寬度，最好是地線比電源線寬，它們的關(guān)系是：地線＞電源線＞信號線，通常信號線寬為：0.2～0.3mm，最經(jīng)細寬度可達0.05～0.07mm，電源線為1.2～2.5 mm，對數(shù)字電路的PCB可用寬的地導線組成一個回路， 即構(gòu)成一個地網(wǎng)來使用（模擬電路的地不能這樣使用）用大面積銅層作地線用，在印制板上把沒被用上的地方都與地相連接作為地線用?；蚴亲龀啥鄬影?，電源，地線各占用一層。

2、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。因此在布線時就需要考慮它們之間互相干擾問題，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，對信號線來說，高頻的信號線盡可能遠離敏感的模擬電路器件，對地線來說，整人PCB對外界只有一個結(jié)點，所以必須在PCB內(nèi)部進行處理數(shù)、模共地的問題，而在板內(nèi)部數(shù)字地和模擬地實際上是分開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短接，請注意，只有一個連接點。也有在PCB上不共地的，這由系統(tǒng)設(shè)計來決定。

3、信號線布在電（地）層上

在多層印制板布線時，由于在信號線層沒有布完的線剩下已經(jīng)不多，再多加層數(shù)就會造成浪費也會給生產(chǎn)增加一定的工作量，成本也相應(yīng)增加了，為解決這個矛盾，可以考慮在電（地）層上進行布線。首先應(yīng)考慮用電源層，其次才是地層。因為最好是保留地層的完整性。

4、大面積導體中連接腿的處理

在大面積的接地（電）中，常用元器件的腿與其連接，對連接腿的處理需要進行綜合的考慮，就電氣性能而言，元件腿的焊盤與銅面滿接為好，但對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。所以兼顧電氣性能與工藝需要，做成十字花焊盤，稱之為熱隔離（heat SHIELD）俗稱熱焊盤（THERMAL），這樣，可使在焊接時因截面過分散熱而產(chǎn)生虛焊點的可能性大大減少。多層板的接電（地）層腿的處理相同。

5、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)格過密，通路雖然有所增加，但步進太小，圖場的數(shù)據(jù)量過大，這必然對設(shè)備的存貯空間有更高的要求，同時也對象計算機類電子產(chǎn)品的運算速度有極大的影響。而有些通路是無效的，如被元件腿的焊盤占用的或被安裝孔、定們孔所占用的等。網(wǎng)格過疏，通路太少對布通率的影響極大。所以要有一個疏密合理的網(wǎng)格系統(tǒng)來支持布線的進行。標準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。