PCB設計的一般原則

PCB設計的一般原則

1.布局

首先，要考慮PCB尺寸大小。PCB尺寸過大時，印制線條長，阻抗增加，抗噪聲能力下降，成本也增加;過小，則散熱不好，且鄰近線條易受干擾。在確定PCB尺寸后.再確定特殊元件的位置。最后，根據電路的功能單元，對電路的全部元器件進行布局。

在確定特殊元件的位置時要遵守以下原則：

(1)盡可能縮短高頻元器件之間的連線，設法減少它們的分布參數和相互間的電磁干擾。易受干擾的元器件不能相互挨得太近，輸入和輸出元件應盡量遠離。

(2)某些元器件或導線之間可能有較高的電位差，應加大它們之間的距離，以免放電引出意外短路。帶高電壓的元器件應盡量布置在調試時手不易觸及的地方。

(3)應留出印制扳定位孔及固定支架所占用的位置。

根據電路的功能單元.對電路的全部元器件進行布局時，要符合以下原則：

(1)按照電路的流程安排各個功能電路單元的位置，使布局便于信號流通，并使信號盡可能保持一致的方向。

(2)以每個功能電路的核心元件為中心，圍繞它來進行布局。元器件應均勻、整齊、緊湊地排列在PCB上.盡量減少和縮短各元器件之間的引線和連接。

(3)在高頻下工作的電路，要考慮元器件之間的分布參數。一般電路應盡可能使元器件平行排列。這樣，不但美觀.而且裝焊容易.易于批量生產。

(4)位于電路板邊緣的元器件，離電路板邊緣一般不小于2mm。電路板的最佳形狀為矩形。長寬比為3：2成4：3。電路板面尺寸大于200x150mm時.應考慮電路板所受的機械強度。

2.布線

布線的原則如下;

(1)輸入輸出端用的導線應盡量避免相鄰平行。最好加線間地線，以免發(fā)生反饋藕合。

(2)印制攝導線的最小寬度主要由導線與絕緣基扳間的粘附強度和流過它們的電流值決定。
 

(3)印制導線拐彎處一般取圓弧形，而直角或夾角在高頻電路中會影響電氣性能。此外，盡量避免使用大面積銅箔，否則.長時間受熱時，易發(fā)生銅箔膨脹和脫落現象。必須用大面積銅箔時，最好用柵格狀.這樣有利于排除銅箔與基板間粘合劑受熱產生的揮發(fā)性氣體。

3.焊盤

焊盤中心孔(直插式器件)要比器件引線直徑稍大一些。焊盤太大易形成虛焊。焊盤外徑D一般不小于(d+1.2)mm，其中d為引線孔徑。對高密度的數字電路，焊盤最小直徑可取(d+1.0)mm。

PCB及電路抗干擾措施

印制電路板的抗干擾設計與具體電路有著密切的關系，這里僅就PCB抗干擾設計的幾項常用措施做一些說明。

1.電源線設計

根據印制線路板電流的大小，盡量加租電源線寬度，減少環(huán)路電阻。同時、使電源線、地線的走向和數據傳遞的方向一致，這樣有助于增強抗噪聲能力。

2.地段設計

地線設計的原則是;

(1)數字地與模擬地分開。若線路板上既有邏輯電路又有線性電路，應使它們盡量分開。低頻電路的地應盡量采用單點并聯(lián)接地，實際布線有困難時可部分串聯(lián)后再并聯(lián)接地。高頻電路宜采用多點串聯(lián)接地，地線應短而租，高頻元件周圍盡量用柵格狀大面積地箔。

(2)接地線應盡量加粗。若接地線用很紉的線條，則接地電位隨電流的變化而變化，使抗噪性能降低。因此應將接地線加粗，使它能通過三倍于印制板上的允許電流。如有可能，接地線應在2~3mm以上。

(3)接地線構成閉環(huán)路。只由數字電路組成的印制板，其接地電路布成團環(huán)路大多能提高抗噪聲能力。

3.退藕電容配置

PCB設計的常規(guī)做法之一是在印制板的各個關鍵部位配置適當的退藕電容。退藕電容的一般配置原則是：

(1)電源輸入端跨接10~100uf的電解電容器。如有可能，接100uF以上的更好。

(2)原則上每個集成電路芯片都應布置一個0.01uf~0.1uf的瓷片電容，如遇印制板空隙不夠，可每4~8個芯片布置一個1~10pF的但電容。

(3)對于抗噪能力弱、關斷時電源變化大的器件，如RAM、ROM存儲器件，應在芯片的電源線和地線之間直接接入退藕電容。

4.過孔設計

在高速PCB 設計中，看似簡單的過孔也往往會給電路的設計帶來很大的負面效應，為了減小過孔的寄生效應帶來的不利影響，在設計中可以盡量做到

(1)從成本和信號質量兩方面來考慮，選擇合理尺寸的過孔大小。例如對 6- 10 層的內存模塊PCB 設計來說，選用10/20mil(鉆孔/焊盤)的過孔較好，對于一些高密度的小尺寸的板子，也可以嘗試使用 8/18Mil 的過孔。在目前技術條件下，很難使用更小尺寸的過孔了(當孔的深度超過鉆孔直徑的 6 倍時，就無法保證孔壁能均勻鍍銅);對于電源或地線的過孔則可以考慮使用較大尺寸，以減小阻抗.

(2)PCB 板上的信號走線盡量不換層，即盡量不要使用不必要的過孔.

(3)電源和地的管腳要就近打過孔，過孔和管腳之間的引線越短越好

(4)在信號換層的過孔附近放置一些接地的過孔，以便為信號提供最近的回路。甚至可以在 PCB 板上大量放置一些多余的接地過孔.

5.降低噪聲與電磁干擾的一些經驗

(1)能用低速芯片就不用高速的，高速芯片用在關鍵地方

(2)可用串一個電阻的方法，降低控制電路上下沿跳變速率。

(3)盡量為繼電器等提供某種形式的阻尼，如 RC 設置電流阻尼

(4)使用滿足系統(tǒng)要求的最低頻率時鐘。

(5)時鐘應盡量靠近到用該時鐘的器件，石英晶體振蕩器的外殼要接地,用地線將時鐘區(qū)圈起來，時鐘線盡量短,石英晶體下面以及對噪聲敏感的器件下面不要走線。時鐘、總線、片選信號要遠離 I/O 線和接插件,時鐘線垂直于 I/O 線比平行于 I/O 線干擾小.

(6)閑置不用的門電路輸入端不要懸空，閑置不用的運放正輸入端接地，負輸入端接輸出端