pcb设计与电子产品开发设计

印制电路板(PCB)在电子产品中，起到支撑电路元件和器件的作用，它同时还提供电路元件和器件之间的电气连接。其实，PCB的设计，远非排列、固定元器件，连通元器件引脚这样简单，PCB设计的好坏对产品的抗干扰能力影响很大，甚至对今后产品的性能起决定性的作用。随着电于技术的飞速发展，元器件和产品的外型尺寸都越来越小，工作频率越来越高，使得PCB抄板上元器件的密度大幅提高，增加了PCB设计、加工的难度。因此，PCB设计始终是电子产品开发设计中最重要的内容之一。
布局与布线是PCB设计中的两个最重要内容
所谓布局就是把电路图上所有的元器件都合理地安排到有限面积的PCB 上。最关键的问题是：开关、按钮、旋钮等操作件，以及结构件（以下简称“特殊元件”）等，必须被安排在指定的位置上；其他元器件的位置安排，必须同时兼顾到布线的布通率和电气性能的最优化，以及今后的生产工艺和造价等多方面因素。这种“兼顾”往往是对设计师的水平和经验的挑战。布线就是在布局之后，通过设计铜铂的走线图，按照原理图连通所有的走线。显然，布局的合理程度直接影响布线的成功率，往往在布线过程中还需要对布局作适当的调整。布线设计可以采用双层走线和单层走线，对于极其复杂的设计也可以考虑采用多层布线方案，但为了降低产品的造价，一般应尽量采用单层布线方案。对于个别无法布通的走线，可以采用标准间距短跳线或长跳线（软线）连通。

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高速PCB设计中的过孔技巧

  通过上面对过孔寄生特性的分析，我们可以看到，在高速PCB设计中，看似简单的过孔往往也会给电路的设计带来很大的负面效应。为了减小过孔的寄生效应带来的不利影响，在pcb设计中可以尽量做到：
1、从成本和信号质量两方面考虑，选择合理尺寸的过孔大小。比如对6-10层的内存模块PCB设计来说，选用10/20Mil（钻孔/焊盘）的过孔较好，对于一些高密度的小尺寸的板子，也可以尝试使用8/18Mil的过孔。目前技术条件下，很难使用更小尺寸的过孔了。对于电源或地线的过孔则可以考虑使用较大尺寸，以减小阻抗。
2、上面讨论的两个公式可以得出，使用较薄的PCB抄板有利于减小过孔的两种寄生参数。
3、PCB抄板上的信号走线尽量不换层，也就是说尽量不要使用不必要的过孔。
4、电源和地的管脚要就近打过孔，过孔和管脚之间的引线越短越好，因为它们会导致电感的增加。同时电源和地的引线要尽可能粗，以减少阻抗。
5、在信号换层的过孔附近放置一些接地的过孔，以便为信号提供最近的回路。甚至可以在PCB抄板上大量放置一些多余的接地过孔。当然，在pcb设计时还需要灵活多变。前面讨论的过孔模型是每层均有焊盘的情况，也有的时候，我们可以将某些层的焊盘减小甚至去掉。特别是在过孔密度非常大的情况下，可能会导致在铺铜层形成一个隔断回路的断槽，解决这样的问题除了移动过孔的位置，我们还可以考虑将过孔在该铺铜层的焊盘尺寸减小。

pcb设计元器件的布局

由于SMT一般采用红外炉热流焊来实现元器件的焊接，因而元器件的布局影响到焊点的质量，进而影响到产品的成品率。而对于射频电路PCB设计而言，电磁兼容性要求每个电路模块尽量不产生电磁辐射，并且具有一定的抗电磁干扰能力，因此，元器件的布局还直接影响到电路本身的干扰及抗干扰能力，这也直接关系到所设计电路的性能。因此，在进行射频电路PCB设计时除了要考虑普通PCB设计时的布局外，主要还须考虑如何减小射频电路中各部分之间相互干扰、如何减小电路本身对其它电路的干扰以及电路本身的抗干扰能力。根据经验，对于射频电路效果的好坏不仅取决于射频电路板本身的性能指标，很大部分还取决于与CPU处理板间的相互影响，因此，在进行PCB设计时，合理布局显得尤为重要。
布局总原则：元器件应尽可能同一方向排列，通过选择抄板进入熔锡系统的方向来减少甚至避免焊接不良的现象；根据经验元器件间最少要有0.5mm的间距才能满足元器件的熔锡要求，若抄板的空间允许，元器件的间距应尽可能宽。对于双面板一般应设计一面为SMD及SMC元件，另一面则为分立元件。
布局中应注意：
*首先确定与其它抄板或系统的接口元器件在抄板上的位置，必须注意接口元器件间的配合问题（如元器件的方向等）。
*因为掌上用品的体积都很小，元器件间排列很紧凑，因此对于体积较大的元器件，必须优先考虑，确定出相应位置，并考虑相互间的配合问题。
*认真分析电路结构，对电路进行分块处理（如高频放大电路、混频电路及解调电路等），尽可能将强电信号和弱电信号分开，将数字信号电路和模拟信号电路分开，完成同一功能的电路应尽量安排在一定的范围之内，从而减小信号环路面积；各部分电路的滤波网络必须就近连接，这样不仅可以减小辐射，而且可以减少被干扰的几率，根据电路的抗干扰能力。
*根据单元电路在使用中对电磁兼容性敏感程度不同进行分组。对于电路中易受干扰部分的元器件在布局时还应尽量避开干扰源（比如来自数据处理板上CPU的干扰等）。

一个PCB设计工程师多年的绘图经验

一个PCB设计工程师多年的绘图经验

1、PCB设计布局/布线，对电气性能的影响经常都会从有关电子的书中看到这样的说法“数字地线与模拟地线要分开”。布过板的人都知道，这在实际操作上有一定难度。电路板设计要布出更好的板，首先您得对您所使用的IC有个电气方面的了解，有哪些引脚会产生高次谐波（数字信号或开关量方波信号的上升/下降沿），哪些引脚易感应电磁于扰，IC内部的信号方框图（信号处理单元方块图）有助我们的了解。

PCB设计整机布局是决定电气性能的首要条件， 而板间的布局更多的考虑是IC间的信号/数据的走向或流程，大原则是易产生电磁幅射的靠近电源部分；弱信号处理部分多由设备的 整体结构决定（即前期设备的整体规划），电路板设计尽可能靠近信号的输入端或检测头（探头）， 这样可以更好的提高信噪比，为后续的信号处理及数据识别提供更纯净的信号/准确的数据。

2、PCB设计铜铂的处理

电路板设计高频信号走线宜细不宜宽，宜短不宜长， 这又涉及布局问题（器件间信号的耦合）， 这样可以减小感应电磁干扰。

PCB设计数据信号，却是以脉冲形式出现在电路上的，其高次谐波份量是保证信号的正确性起到决定因素；同样的宽铜铂会对高速率的数据信号产生集肤效应（分布电容/电感变大），这样会导致信号变坏， 数据识别不正确，而且数据总线通道要是其中线路宽度不一致更会影响数据同步问题（导致不一致的延迟），为了更好控制数据信号的同步问题，所以在数据总线走线中就出现了蛇形线，这是为了让数据通道内的信号在延迟上更趋于一致。

大面积的铺铜是针对于屏蔽干扰及感应干扰而言的，电路板设计双面板可以让地作为铺铜层；而多层板就不存在铺铜的问题，因为其间的电源层就是很好的起到屏蔽及隔离作用。

3、PCB设计多层板的层间布局

以电路板设计四层板为例作个说明，应将电源（正/负）层放在中间，信号层在外面两层走线，注意正负电源层间不应出现信号层， 这样做法的好处，就是尽最大的可能让电路板设计电源层发挥滤波/屏蔽/隔离的作用，同时方便电路板设计厂家的生产，以提高良品率。

4，PCB设计过孔

PCB设计应尽量减少过孔的设计， 因为过孔会产生电容的同时，也易出现毛刺而产生

电磁幅射。电路板设计过孔的孔径宜小不宜大（这是对于电气性能而言；但过小的孔径会增加电路板设计生产难度，一般常用0.5mm/0.8mm， 0.3mm尽可能小用），小孔径在沉铜工艺后出现毛刺的概率要比大孔径出现毛刺概率小，这是由于钻孔工艺所致。

5，PCB设计软件应用

PCB设计每个软件都有它的易用性，开一个专门用于表述开孔的图层，然后在这层上画

出想要的开孔形状，当然应填充满画出的线框， 这样做是为了更好的让电路板设计生产家

识别出自己的表述，并在做样的说明文档上 加以说明。 

如何在PCB设计中加强防干扰能力

如何在PCB设计中加强防干扰能力

pcb抄板是电子产品中电路元件和器件的支撑件。它提供电路元件和器件之间的电气连接。随着电子技术的飞速发展，PCB抄板的密度越来越高。PCB设计的好坏对抗干扰能力影响很大。实践证明，即使电路原理图设计正确，印制电路板设计不当，也会对电子产品的可靠性产生不利影响。例如，如果抄板两条细平行线靠得很近，则会形成信号波形的延迟，在传输线的终端形成反射噪声。因此，在设计印制电路板抄板的时候，应注意采用正确的方法，遵守PCB设计的一般原则，并应符合抗干扰设计的要求。

一、 PCB设计的一般原则

要使电子电路获得最佳性能，元器件的布局及导线的布设是很重要的。为了设计质量好、造价低的PCB抄板，应遵循以下的一般性原则：

布局
首先，要考虑PCB尺寸大小。PCB尺寸过大时，印制线条长，阻抗增加，抗噪声能力下降，成本也增加；过小，则散热不好，且邻近线条易受干扰。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，对电路的全部元器件进行布局。
在确定特殊元件的位置时要遵守以下原则：

（1）尽可能缩短高频元器件之间的连线，设法减少它们的分布参数和相互间的电磁干扰。易受干扰的元器件不能相互挨得太近，输入和输出元件应尽量远离。

（2）某些元器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，以免放电引出意外短路。带高电压的元器件应尽量布置在调试时手不易触及的地方。

（3）重量超过15g的元器件，应当用支架加以固定，然后焊接。那些又大又重、发热量多的元器件，不宜装在抄板上，而应装在整机的机箱底板上，且应考虑散热问题。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。若是机内调节，应放在抄板上方便调节的地方；若是机外调节，其位置要与调节旋钮在机箱面板上的位置相适应。

（5）应留出抄板定位孔及固定支架所占用的位置。

根据电路的功能单元。对电路的全部元器件进行PCB设计的布局时，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，使布局便于信号流通，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，围绕它来进行布局。元器件应均匀、整齐、紧凑地排列在抄板上。尽量减少和缩短各元器件之间的引线和连接。

（3）在高频下工作的电路，要考虑元器件之间的分布参数。一般电路应尽可能使元器件平行排列。这样，不但美观，而且装焊容易，易于批量生产。

（4）位于电路板抄板边缘的元器件，离电路板抄板边缘一般不小于2mm。电路板的最佳形状为矩形。长宽双为3:2或4:3。电路板面尺寸大于200×150mm时，应考虑电路板抄板所受的机械强度。

PCB布置元件要求

    元件布置合理是设计出优质PCB设计图的基本前提。关于元件布置的要求主要有安装、受力、受热、信号、美观五方面的要求。

1.安装

　　 指在具体的应用场合下，为了将抄板顺利安装进机箱、外壳、插槽，不致发生空间干涉、短路等事故，并使指定接插件处于机箱或外壳上的指定位置而提出的一系列基本要求。这里不再赘述。

2.受力

　　 抄板应能承受安装和工作中所受的各种外力和震动。为此抄板应具有合理的形状，pcb抄板上的各种孔（螺钉孔、异型孔）的位置要合理安排。一般孔与pcb板边距离至少要大于孔的直径。同时还要注意异型孔造成的pcb板的最薄弱截面也应具有足够的抗弯强度。抄板上直接"伸"出设备外壳的接插件尤其要合理固定，保证长期使用的可靠性。

3.受热

　　 对于大功率的、发热严重的器件，除保证散热条件外，还要注意放置在适当的位置。尤其在精密的模拟系统中，要格外注意这些器件产生的温度场对脆弱的前级放大电路的不利影响。一般功率非常大的部分应单独做成一个模块，并与信号处理电路间采取一定的热隔离措施。

4.信号

　　 信号的干扰PCB设计中所要考虑的最重要的因素。几个最基本的方面是：弱信号电路与强信号电路分开甚至隔离；交流部分与直流部分分开；高频部分与低频部分分开；注意信号线的走向；地线的布置；适当的屏蔽、滤波等措施。这些都是大量的论著反复强调过的，这里不再重复。

5.美观

　　 不仅要考虑元件放置的整齐有序，更要考虑走线的优美流畅。由于一般外行人有时更强调前者，以此来片面评价pcb设计的优劣，为了产品的形象，在性能要求不苛刻时要优先考虑前者。但是，在高性能的场合，如果不得不采用双面板，而且电路板也封装在里面，平时看不见，就应该优先强调走线的美观。

射频PCB设计技巧

成功的PCB设计必须仔细注意整个设计过程中每个步骤及每个细节，这意味着必须在PCB设计开始阶段就要进行彻底的、仔细的规划，并对每个设计步骤的进展进行全面持续评估。

射频PCB设计由于在理论上还有很多不确定性，因此常被形容为一种黑色艺术 (black art) 。但这只是一种以偏盖全的观点，射频PCB设计还是有许多可以遵循的法则。

在射频PCB设计时，应尽可能把高功率射频放大器(HPA)和低噪音放大器(LNA)隔离开来。简单的说射频接，就是让高功率射频发射电路远离低功率收电路。如果PCB抄板上有很多空间，那么可以很容易地做到这一点。但通常零组件很多时，PCB空间就会变的很小，因此这是很难达到的。可以把它们放在PCB板的两面，或者让它们交替工作，而不是同时工作。

PCB设计分区可以分成实体分区和电气分区，实体分区主要涉及零组件布局、方位和屏蔽等问题；电气分区可以继续分成电源分配、射频走线、敏感电路和信号、接地等分区。

在所有PCB设计中，尽可能将数字电路远离模拟电路是一个大原则，它同样也适用于射频 PCB设计。公共模拟接地和用于屏蔽和隔开信号线的接地通常是同等重要的。同样应使射频线路远离模拟线路和一些很关键的数字信号，所有的射频走线、焊盘和组件周围应尽可能是接地铜皮，并尽可能与主接地相连。微型过孔（microvia）构造板在射频线路开发阶段很有用，它毋须花费任何开销就可随意使用很多过孔，否则在普通PCB抄板上钻孔将会增加开发成本，这在大批量产时是不经济的。

将一个实心的整块接地面直接放在表面下第一层时，隔离效果最好。将接地面分成几块来隔离模拟、数字和射频线路时，其效果并不好，因为最终总是有一些高速信号线要穿过这些分开的接地面，这不是很好的设计。