資深工程師介紹其PCB設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)

作為一個(gè)電子工程師設(shè)計(jì)電路是一項(xiàng)必備的硬功夫，但是原理設(shè)計(jì)再完美，如果電路板設(shè)計(jì)不合理性能將大打折扣，嚴(yán)重時(shí)甚至不能正常工作。根據(jù)我的經(jīng)驗(yàn)，我總結(jié)出以下一些PCB設(shè)計(jì)中應(yīng)該注意的地方，希望能對(duì)您有所啟示。

不管用什么軟件，PCB設(shè)計(jì)有個(gè)大致的程序，按順序來(lái)會(huì)省時(shí)省力，因此我將按制作流程來(lái)介紹一下。(由于protel界面風(fēng)格與windows視窗接近，操作習(xí)慣也相近，且有強(qiáng)大的仿真功能，使用的人比較多，將以此軟件作說(shuō)明。)

原理圖設(shè)計(jì)是前期準(zhǔn)備工作，經(jīng)常見(jiàn)到初學(xué)者為了省事直接就去畫(huà)PCB板了，這樣將得不償失，對(duì)簡(jiǎn)單的板子，如果熟練流程，不妨可以跳過(guò)。但是對(duì)于初學(xué)者一定要按流程來(lái)，這樣一方面可以養(yǎng)成良好的習(xí)慣，另一方面對(duì)復(fù)雜的電路也只有這樣才能避免出錯(cuò)。

在畫(huà)原理圖時(shí)，層次設(shè)計(jì)時(shí)要注意各個(gè)文件最后要連接為一個(gè)整體，這同樣對(duì)以后的工作有重要意義。由于，軟件的差別有些軟件會(huì)出現(xiàn)看似相連實(shí)際未連(電氣性能上)的情況。如果不用相關(guān)檢測(cè)工具檢測(cè)，萬(wàn)一出了問(wèn)題，等板子做好了才發(fā)現(xiàn)就晚了。因此一再?gòu)?qiáng)調(diào)按順序來(lái)做的重要性，希望引起大家的注意。

原理圖是根據(jù)設(shè)計(jì)的項(xiàng)目來(lái)的，只要電性連接正確沒(méi)什么好說(shuō)的。下面我們重點(diǎn)討論一下具體的制板程序中的問(wèn)題。

1.制作物理邊框

封閉的物理邊框?qū)σ院蟮脑季?、走線(xiàn)來(lái)說(shuō)是個(gè)基本平臺(tái)，也對(duì)自動(dòng)布局起著約束作用，否則，從原理圖過(guò)來(lái)的元件會(huì)不知所措的。但這里一定要注意精確，否則以后出現(xiàn)安裝問(wèn)題麻煩可就大了。還有就是拐角地方最好用圓弧，一方面可以避免尖角劃傷工人，同時(shí)又可以減輕應(yīng)力作用。以前我的一個(gè)產(chǎn)品老是在運(yùn)輸過(guò)程中有個(gè)別機(jī)器出現(xiàn)面殼PCB板斷裂的情況，改用圓弧后就好了。

2.元件和網(wǎng)絡(luò)的引入

把元件和網(wǎng)絡(luò)引人畫(huà)好的邊框中應(yīng)該很簡(jiǎn)單，但是這里往往會(huì)出問(wèn)題，一定要細(xì)心地按提示的錯(cuò)誤逐個(gè)解決，不然后面要費(fèi)更大的力氣。這里的問(wèn)題一般來(lái)說(shuō)有以下一些：

元件的封裝形式找不到，元件網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題，有未使用的元件或管腳，對(duì)照提示這些問(wèn)題可以很快搞定的。

3.元件的布局

元件的布局與走線(xiàn)對(duì)產(chǎn)品的壽命、穩(wěn)定性、電磁兼容都有很大的影響，是應(yīng)該特別注意的地方。一般來(lái)說(shuō)應(yīng)該有以下一些原則：

(1)放置順序

先放置與結(jié)構(gòu)有關(guān)的固定位置的元器件，如電源插座、指示燈、開(kāi)關(guān)、連接件之類(lèi)，這些器件放置好后用軟件的LOCK功能將其鎖定，使之以后不會(huì)被誤移動(dòng)。再放置線(xiàn)路上的特殊元件和大的元器件，如發(fā)熱元件、變壓器、IC等。最后放置小器件。

(2)注意散熱

元件布局還要特別注意散熱問(wèn)題。對(duì)于大功率電路，應(yīng)該將那些發(fā)熱元件如功率管、變壓器等盡量靠邊分散布局放置，便于熱量散發(fā)，不要集中在一個(gè)地方，也不要高電容太近以免使電解液過(guò)早老化。

4.布線(xiàn)

布線(xiàn)原則

走線(xiàn)的學(xué)問(wèn)是非常高深的，每人都會(huì)有自己的體會(huì)，但還是有些通行的原則的。

◆高頻數(shù)字電路走線(xiàn)細(xì)一些、短一些好

◆大電流信號(hào)、高電壓信號(hào)與小信號(hào)之間應(yīng)該注意隔離(隔離距離與要承受的耐壓有關(guān)，通常情況下在2KV時(shí)板上要距離2mm，在此之上以比例算還要加大，例如若要承受3KV的耐壓測(cè)試，則高低壓線(xiàn)路之間的距離應(yīng)在3.5mm以上，許多情況下為避免爬電，還在印制線(xiàn)路板上的高低壓之間開(kāi)槽。)

◆兩面板布線(xiàn)時(shí)，兩面的導(dǎo)線(xiàn)宜相互垂直、斜交、或彎曲走線(xiàn)，避免相互平行，以減小寄生耦合;作為電路的輸人及輸出用的印制導(dǎo)線(xiàn)應(yīng)盡量避兔相鄰平行，以免發(fā)生回授，在這些導(dǎo)線(xiàn)之間最好加接地線(xiàn)。

◆走線(xiàn)拐角盡可能大于90度，杜絕90度以下的拐角，也盡量少用90度拐角

◆同是地址線(xiàn)或者數(shù)據(jù)線(xiàn)，走線(xiàn)長(zhǎng)度差異不要太大，否則短線(xiàn)部分要人為走彎線(xiàn)作補(bǔ)償

◆走線(xiàn)盡量走在焊接面，特別是通孔工藝的PCB

◆盡量少用過(guò)孔、跳線(xiàn)

◆單面板焊盤(pán)必須要大，焊盤(pán)相連的線(xiàn)一定要粗，能放淚滴就放淚滴，一般的單面板廠(chǎng)家質(zhì)量不會(huì)很好，否則對(duì)焊接和RE-WORK都會(huì)有問(wèn)題

◆大面積敷銅要用網(wǎng)格狀的，以防止波焊時(shí)板子產(chǎn)生氣泡和因?yàn)闊釕?yīng)力作用而彎曲，但在特殊場(chǎng)合下要考慮GND的流向，大小，不能簡(jiǎn)單的用銅箔填充了事，而是需要去走線(xiàn)

◆元器件和走線(xiàn)不能太靠邊放，一般的單面板多為紙質(zhì)板，受力后容易斷裂，如果在邊緣連線(xiàn)或放元器件就會(huì)受到影響

◆必須考慮生產(chǎn)、調(diào)試、維修的方便性

對(duì)模擬電路來(lái)說(shuō)處理地的問(wèn)題是很重要的，地上產(chǎn)生的噪聲往往不便預(yù)料，可是一旦產(chǎn)生將會(huì)帶來(lái)極大的麻煩，應(yīng)該未雨綢緞。對(duì)于功放電路，極微小的地噪聲都會(huì)因?yàn)楹蠹?jí)的放大對(duì)音質(zhì)產(chǎn)生明顯的影響;在高精度A/D轉(zhuǎn)換電路中，如果地線(xiàn)上有高頻分量存在將會(huì)產(chǎn)生一定的溫漂，影響放大器的工作。這時(shí)可以在板子的4角加退藕電容，一腳和板子上的地連，一腳連到安裝孔上去(通過(guò)螺釘和機(jī)殼連)，這樣可將此分量慮去，放大器及AD也就穩(wěn)定了。

另外，電磁兼容問(wèn)題在目前人們對(duì)環(huán)保產(chǎn)品倍加關(guān)注的情況下顯得更加重要了。一般來(lái)說(shuō)電磁信號(hào)的來(lái)源有3個(gè)：信號(hào)源，輻射，傳輸線(xiàn)。晶振是常見(jiàn)的一種高頻信號(hào)源，在功率譜上晶振的各次諧波能量值會(huì)明顯高出平均值?？尚械淖龇ㄊ强刂菩盘?hào)的幅度，晶振外殼接地，對(duì)干擾信號(hào)進(jìn)行屏蔽，采用特殊的濾波電路及器件等。

需要特別說(shuō)明的是蛇形走線(xiàn)，因?yàn)閼?yīng)用場(chǎng)合不同其作用也是不同的，在電腦的主板中用在一些時(shí)鐘信號(hào)上，如PCIClk、AGP-Clk，它的作用有兩點(diǎn)：1、阻抗匹配2、濾波電感。

對(duì)一些重要信號(hào)，如INTELHUB架構(gòu)中的HUBLink，一共13根，頻率可達(dá)233MHZ，要求必須嚴(yán)格等長(zhǎng)，以消除時(shí)滯造成的隱患，這時(shí)，蛇形走線(xiàn)是唯一的解決辦法。

一般來(lái)講，蛇形走線(xiàn)的線(xiàn)距>=2倍的線(xiàn)寬;若在普通PCB板中，除了具有濾波電感的作用外，還可作為收音機(jī)天線(xiàn)的電感線(xiàn)圈等等。

5.調(diào)整完善

完成布線(xiàn)后，要做的就是對(duì)文字、個(gè)別元件、走線(xiàn)做些調(diào)整以及敷銅(這項(xiàng)工作不宜太早，否則會(huì)影響速度，又給布線(xiàn)帶來(lái)麻煩)，同樣是為了便于進(jìn)行生產(chǎn)、調(diào)試、維修。

敷銅通常指以大面積的銅箔去填充布線(xiàn)后留下的空白區(qū)，可以鋪GND的銅箔，也可以鋪VCC的銅箔(但這樣一旦短路容易燒毀器件，最好接地，除非不得已用來(lái)加大電源的導(dǎo)通面積，以承受較大的電流才接VCC)。包地則通常指用兩根地線(xiàn)(TRAC)包住一撮有特殊要求的信號(hào)線(xiàn)，防止它被別人干擾或干擾別人。

如果用敷銅代替地線(xiàn)一定要注意整個(gè)地是否連通，電流大小、流向與有無(wú)特殊要求，以確保減少不必要的失誤。

6.檢查核對(duì)網(wǎng)絡(luò)

有時(shí)候會(huì)因?yàn)檎`操作或疏忽造成所畫(huà)的板子的網(wǎng)絡(luò)關(guān)系與原理圖不同，這時(shí)檢察核對(duì)是很有必要的。所以畫(huà)完以后切不可急于交給制版廠(chǎng)家，應(yīng)該先做核對(duì)，后再進(jìn)行后續(xù)工作。

7.使用仿真功能

完成這些工作后，如果時(shí)間允許還可以進(jìn)行軟件仿真。特別是高頻數(shù)字電路，這樣可以提前發(fā)現(xiàn)一些問(wèn)題，大大減少以后的調(diào)試工作量。