PCB设计的基本原则

　　PCB设计的好坏对电路板的性能有很大的影响，因此在进行PCB设计的时候，必须遵循PCB设计的一般原则。

　　首先，要考虑PCB的尺寸大小，PCB尺寸过大时，印制线路长，阻抗增加，抗噪能力下降，成本增加；PCB尺寸过小时，则散热不好，且临近线容易受干扰。在确定PCB尺寸后，再确定特殊元件的位置。最后根据电路的功能单元，对电路的全部元件进行布局。

　　设计流程：

　　在绘制完电路原理图之后，还要进行PCB设计的准备工作：生成网络报表。

　　规划PCB板：首先，我们要对设计方案有一个初步的规划，如电路板是什么形状，它的尺寸是多大，使用单面板还是双面板或者是多层板。这一步的工作非常重要，是确定电路板设计的框架。

　　设置相关参数：主要是设置元件的布置参数、板层参数和布线参数等。

　　导入网络报表及元件封装：网络报表相当重要，是原理图设计系统和PCB设计系统之间的桥梁。自动布线操作就是建立在网表的基础上的。元件的封装就是元件在PCB板上的大小以及各个引脚所对应的焊盘位置。每个元件都要有一个对应的封装。

　　元件布局：元件的布局可以使用Protel 软件自动进行，也可以进行手动布局。元器件布局是PCB板设计的重要步骤之一，使用计算机软件的自动布局功能常常有很多不合理的地方，还需要手动调整，良好的元件布局对后面的布线提供方便，而且可以提高整板的可靠性。

　　布线：根据元件引脚之间的电气联系，对PCB板进行布线操作。布线有自动布线和手动布线两种方式。自动布线是根据自动布线参数设置，用软件在PCB板的一部分或者全部范围内进行布线，手动布线是用户在PCB板上根据电气连接进行手工布线。自动布线的结果并不是最优的，存在很多缺陷和不合理的地方，而且并不能保证每次都能百分之百完成自动布线任务。而手动布线的工作量过于繁重，一个大的PCB板往往要耗费巨大的工作量，因此需要灵活运用手工和自动相结合的方式进行布线。

　　完成布线操作后，需要对PCB 板进行补泪滴、打安装孔和覆铜等操作，以完成PCB 板的后续工作。

　　最后在通过设计规则检查之后，就可以保存并输出PCB文件了。

　　3.2注意事项

　　3.2.1布局

　　在确定特殊元件的位置时要遵循以下原则：

　　1．尽可能缩短高频元件的连线，设法减少它们的分布参数和相互间的电磁干扰。易受干扰的元件不能靠得太近，输入和输出元件应相互远离。

　　2．某些元件或导线之间可能有较高的电位差，应加大它们之间的距离，以免放电引起意外短路。带强电的元件应尽量布置在调试时手不宜触及的地方。

　　3．质量超过15g的元件，应当用支架固定，然后焊接。那些又大又重、发热量又多的元件，不宜装在PCB上，而应安装在整机的机箱上，且考虑散热问题。热敏元件应远离发热元件。

　　4．对于电位器、可调电感线圈、可变电容器、微动开关等可调元件的布局应考虑整机的结构要求。

　　5．应留出印制板的定位孔和固定支架所占用的位置。

　　根据电路的功能单元对电路的全部元件进行布局时，要符合以下原则：

　　1．按照电路的流程安排各个功能电路单元的位置，使布局便于信号流畅，并使信号尽可能保持一致的方向。

　　2．以每个功能电路的核心元件为中心，围绕它来布局。元件应均匀、整齐、紧凑地排列在PCB上，尽量减少和缩短各元件之间的引线和连接。

　　3．在高频下工作的电路，要考虑元件之间的分布参数。一般电路应尽可能使元件平行排列。这样不但美观，而且焊接容易，易于批量生产。

　　4．位于电路板边缘的元件，离电路板边缘一般小于2mm。电路板的最佳形状为矩形，长宽比为3:2（或4:3）。电路板面尺寸过大时，应考虑板所受到的机械强度。

　　3.2.2布线

　　1．连线精简原则

　　连线要精简，尽可能短，尽量少拐弯，力求线条简单明了，特别是在高频回路中，当然为了达到阻抗匹配而需要进行特殊延长的线就例外了，如蛇形走线等等。

　　2．安全载流原则

　　铜线宽度应以自己能承受的电流为基础进行设计，铜线的载流能力取决于以下因素：线宽、线厚（铜箔厚度）、容许温升等。

　　电磁抗干扰原则

　　电磁抗干扰设计的原则比较多，例如铜膜线的应为圆角或斜角（因为高频时直角或者尖角的拐弯会影响电气性能），双面板两面的导线应相互斜交或者弯曲走线，尽量避免平行走线，

　　减少寄生耦合等。

　　4．安全工作原则

　　要保证安全工作，例如保证两线最小安全间距要能承受所加电压峰值；高压线应圆滑，不得有尖锐的倒角，否则容易造成板路击穿等。以上是一些基本的布线原则，布线很大程度上和设计者的设计经验有关。

　　3.2.3 焊盘大小

　　焊盘的直径和内孔尺寸：焊盘的内孔尺寸必须从元件引线直径、公差尺寸以及焊锡层厚度、孔径公差、孔金属电镀层等方面考虑。焊盘的内孔一般不小于0.6mm，因为太小的孔开模冲孔时不易加工。通常情况下以金属引脚加上0.2mm作为焊盘内孔直径，焊盘的直径取决

　　于内孔直径。

　　有关焊盘的其他注意事项：

　　焊盘内孔边缘到印制板边的距离要大于1mm，这样可以避免加工时导致焊盘缺损。焊盘的补泪滴：当与焊盘的连接走线较细时，要将焊盘与走线之间的连接设计成泪滴状，这样的好处是焊盘不容易起皮，增加了连接处的机械强度，使走线与焊盘不易断开。相邻的焊盘要避免成锐角或大面积的铜箔，成锐角会造成波峰焊困难，大面积铜箔会因散热过快导致不易焊接。

　　3.2.4 PCB的抗干扰措施

　　PCB的抗干扰设计与具体电路有着密切的关系，这里介绍一下PCB抗干扰设计的常用措施。

　　1 电源线设计。根据PCB 板电流的大小，尽量加粗电源线宽度，减少环路电阻。同时，使电源线、地线的走向和数据传递的方向不一致，这样有助于增强抗噪声能力。

　　2地线设计原则：

　　数字地与模拟地分开。若PCB板上既有逻辑电路又有模拟电路，应使它们尽量分开。低频电路的地应尽量采用单点并联接地，实际布线有困难时可部分串联后再并联接地。高频电路宜采用多点串联接地，地线应短而粗，高频元件周围尽量用栅格状的大面积铜箔。接地线应尽量加粗。若接地线用很细的线条，则接地电位随电流的变化而变化，使抗噪能力降低。因此应将接地线加粗，使它能通过三倍于PCB上的允许电流。如有可能，接地线宽度应在2～3mm以上。

　　接地线构成闭环路。有数字电路组成的印刷板，其接地电路构成闭环能提高抗噪声能力。

　　3大面积覆铜

　　所谓覆铜，就是将PCB上没有布线的地方，铺满铜膜。PCB上的大面积覆铜有两种作用：一为散热；另外还可以减小地线阻抗，并且屏蔽电路板的信号交叉干扰以提高电路系统的抗干扰能力。

　　3.2.5去耦电容配置

　　在 PCB 板上每增加一条导线，增加一个元件，或者增加一个通孔，都会给整个PCB 板引入额外的寄生电容，因此在对PCB板进行设计的时候，应该在电路板的关键部位安装适当的去耦电容。

　　安装去耦电容的一般原则是：

　　1．在电源的输入端配置一个10～100μF的电解电容器。

　　2．每一个集成电路芯片都应配置一个0.01pF 的电容，也可以几个集成电路芯片合起来配置一个10pF的电容。

　　3．对于抗噪能力弱的元件，如RAM、ROM等，应在芯片的电源线与地线之间直接接入去耦电容。

　　4．配置的电容尽量靠近被配置的元件，减少引线长度。

　　5．在有容易产生电火花放电的地方，如继电器，空气开关等地方，应该配置RC电路，以便吸收电流防止电火花发生。

　　3.3 设计规则检查

　　对布线完毕的电路板必须要进行DRC(Design Rule Check)检验，通过DRC检查可以查找出电路板上违反预先设定规则的行为，以便于修改不合理的设计。一般检查有一下几个方面：

　　1．检查铜膜导线、焊盘、通孔等之间的距离是否大于允许的最小值。

　　2．不同的导线之间是否有短路现象发生。

　　3．是否有些连线没有连接好，或者导线中间有中断现象发生，或者PCB 板上存在未清除干净的废线。

　　4．各个导线的宽度是否满足要求，尤其是电源线和地线，能加宽的地方一定要加宽，以减小阻抗。

　　5．导线拐角的地方不能形成锐角或者直角，对不理想的地方进行修改。

　　6．所有通孔、焊盘的大小是否满足设计要求。