PCB印制電路板設(shè)計(jì)規(guī)范20完美版

1、印制電路板設(shè)計(jì)規(guī)范一、適用范圍該設(shè)計(jì)規(guī)范適用于常用的各種數(shù)字和模擬電路設(shè)計(jì)。對(duì)于特殊要求的，尤其 射頻和特殊模擬電路設(shè)計(jì)的需量行考慮。應(yīng)用設(shè)計(jì)軟件為Protel99SE。也適用于DXP Design軟件或其他設(shè)計(jì)軟件。二、參考標(biāo)準(zhǔn)GB 4588.3 88印制電路板設(shè)計(jì)和使用Q/DKBA Y0041999華為公司內(nèi)部印制電路板 CAD工藝設(shè)計(jì)規(guī)范三、專業(yè)術(shù)語(yǔ)1. PCB（ Print circuit Board）:印制電路板2. 原理圖（SCH圖）：電路原理圖，用來(lái)設(shè)計(jì)繪制，表達(dá)硬件電路之間各種 器件之間的連接關(guān)系圖。3. 網(wǎng)絡(luò)表（NetList表）：由原理圖自動(dòng)生成的，用來(lái)表達(dá)器件電氣連接的關(guān)

2、 系文件。四、規(guī)范目的1. 規(guī)范規(guī)定了公司PCB的設(shè)計(jì)流程和設(shè)計(jì)原則，為后續(xù)PCB設(shè)計(jì)提供了設(shè) 計(jì)參考依據(jù)。2. 提高PCB設(shè)計(jì)質(zhì)量和設(shè)計(jì)效率，減小調(diào)試中出現(xiàn)的各種問(wèn)題，增加電路 設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性。3. 提高了 PCB設(shè)計(jì)的管理系統(tǒng)性，增加了設(shè)計(jì)的可讀性，以及后續(xù)維護(hù)的 便捷性。4. 公司正在整體系統(tǒng)設(shè)計(jì)變革中，后續(xù)需要自主研發(fā)大量電路板，合理的 PCB設(shè)計(jì)流程和規(guī)范對(duì)于后續(xù)工作的開(kāi)展具有十分重要的意義。五、SCH圖設(shè)計(jì)5.1命名工作命名工作按照下表進(jìn)行統(tǒng)一命名，以方便后續(xù)設(shè)計(jì)文檔構(gòu)成和網(wǎng)絡(luò)表的生 成。有些特殊器件，沒(méi)有歸類的，可以根據(jù)需求選擇其英文首字母作為統(tǒng)一命名。表1元器件命名表兀器件類型統(tǒng)

3、一命名兀器件類型統(tǒng)一命名無(wú)極性電容C?LED燈LED?極性電容P?二極管D?電阻R?晶振Y?電位器VR?跳線端子JP?電感L?外部接口端子J?磁珠L(zhǎng)?普通器件（有源）U?按鍵U?對(duì)于元器件的功能具體描述，可以在 Lib Ref中進(jìn)行描述。例如：元器件為 按鍵，命名為U100,在Lib Ref中描述為KEY。這樣使得整個(gè)原理圖更加清晰, 功能明確。5.2封裝確定元器件封裝選擇的宗旨是1. 常用性。選擇常用封裝類型，不要選擇同一款不常用封裝類型，方便元 器件購(gòu)買(mǎi)，價(jià)格也較有優(yōu)勢(shì)。2. 確定性。圭寸裝的確定應(yīng)該根據(jù)原理圖上所標(biāo)示的圭寸裝尺寸檢查確認(rèn)，最 好是購(gòu)買(mǎi)實(shí)物后確認(rèn)封裝。3. 需要性。封裝的確

4、定是根據(jù)實(shí)際需要確定的?？傮w來(lái)說(shuō)，貼片器件占空 間小，但是價(jià)格貴，制板相同面積成本高，某些場(chǎng)合下不適用。直插器件可靠性 高，焊接方便，但所占空間大，高性能的 MCU已經(jīng)逐步?jīng)]有了直插封裝。實(shí)際 設(shè)計(jì)應(yīng)該根據(jù)使用環(huán)境需求選擇器件。如下幾個(gè)例子說(shuō)明情況：a. 電阻貼片和直插的選擇選擇直插和貼片電阻主要從精度和功率方面考慮。直插電阻一般精度較高， 可以選擇0.1%甚至更高的精度，功率可以根據(jù)需要選擇。常見(jiàn)直插電阻的功率 為1/4W。一般在模擬回路采用直插封裝，能夠更好的保證精度。（特殊情況下也 可選擇貼片，但須考慮成本問(wèn)題）貼片電阻精度一般常見(jiàn)的為 5%。功率為1/10W?；居迷跀?shù)字電路。成本 比

5、直插咼，但是占空間小。b. BGA封裝的問(wèn)題是否選擇BGA封裝的兀器件，主要考慮實(shí)際的需求。BGA的特點(diǎn)是占空間 小，管腳集成度高，可靠性好，受電磁干擾程度小。但是由于管腳密閉，對(duì)于管 腳的調(diào)試不方便。同時(shí)由于 BGA的環(huán)形管腳排布，使得BGA封裝的元器件對(duì) 于電路板設(shè)計(jì)有更高要求，一般至少需要 4層以上。BGA越復(fù)雜，板的層數(shù)要 求越高，設(shè)計(jì)成本越高。c. 電源芯片的封裝問(wèn)題一般的數(shù)字電路常用的穩(wěn)壓器芯片如 AS1117-3.3/1.2等。選擇封裝的時(shí)候應(yīng) 該注意其三個(gè)管腳的定義是否與設(shè)計(jì)相同。確定電源芯片的封裝定義。表2常用無(wú)源器件封裝表器件類型封裝類型推薦使用封裝可選用封裝備注無(wú)極性電容

6、貼片08050402,0603,1206直插AXIAL0.4AXIAL0.2,RAD0.1 極性電容貼片12061210,0805 根據(jù)耐壓值不同而圭寸裝不同。最好根據(jù)購(gòu)買(mǎi)情況選 擇。直插RB.2/.4RB.3/.6,RAD0.2 電阻貼片08050402,0603,1206直插AXIAL0.4AXIAL0.2,R AD0.1電感（磁珠）貼片08050402,0603,1206電感需根據(jù)不同 電流值大小選擇。 建議最好根據(jù)實(shí) 際購(gòu)買(mǎi)情況確定直插AXIAL0.4AXIAL0.2,RAD0.1 跳線端子直插SIP2多個(gè)跳線端子并 列時(shí)，可選擇IDC*晶振優(yōu)源）貼片對(duì)于有源晶振，應(yīng) 根據(jù)實(shí)際尺寸確

7、定圭寸裝大小。直插X(qián)TAL1電位器直插VR5三極管直插TO-92對(duì)于有源器件，封裝應(yīng)根據(jù)實(shí)際的芯片資料確認(rèn)。盡量選用常用的封裝類型如貼片SOP, TQFP等，直插IDC, DIP等5.3 SCH圖設(shè)計(jì)要點(diǎn)對(duì)于SCH圖的設(shè)計(jì)應(yīng)把握以下幾點(diǎn)：1. 在整體設(shè)計(jì)電路之前，首先完成設(shè)計(jì)框圖的功能描述，完成電路功能的 需求分析，以及完成選用器件的適用性分析，明確設(shè)計(jì)思路，確定電路功能。2. 整體電路設(shè)計(jì)采用先部分，再總體的思路。首先設(shè)計(jì)好各部分模塊電路， 然后將各個(gè)模塊以功能模塊方式連接。3. 設(shè)計(jì)各個(gè)模塊電路，首先從復(fù)雜的數(shù)字電路外圍進(jìn)行設(shè)計(jì)，先完成最小 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，然后根據(jù)需要進(jìn)行外圍設(shè)計(jì)擴(kuò)充。4.

8、電路設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采用典型電路設(shè)計(jì)圖，最好根據(jù)芯片資料中提供的外圍典 型設(shè)計(jì)方案或者網(wǎng)上廣泛使用的電路圖進(jìn)行設(shè)計(jì)。5. 對(duì)于整體電路設(shè)計(jì)布局，根據(jù)信號(hào)流向進(jìn)行設(shè)計(jì)，由左向右，由上到下 進(jìn)行設(shè)計(jì)。在必要的時(shí)候進(jìn)行分圖設(shè)計(jì)。5.4設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)1. 模擬電路設(shè)計(jì)部分應(yīng)盡量采用連線方式，以求模擬電路關(guān)系表達(dá)準(zhǔn)確， 符合習(xí)慣看圖方式。在數(shù)字電路部分應(yīng)盡量采用網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)方式，以求對(duì)復(fù)雜信號(hào) 的正確連接。2. 對(duì)于總線信號(hào)連接，如數(shù)據(jù)總線，地址總線等，可盡量采用總線連接線 路表示。Place Imes an the turrentdocumemt圖1放置總線工具和總線連接示意圖3.對(duì)于通用符號(hào)的習(xí)慣處理。一般VCC

9、指+5V電源，GND指數(shù)字地，AGND 指模擬地。推薦電源和地線符號(hào)如下圖所示：左端為Bar型，一般應(yīng)用于電源描述，可根據(jù)實(shí)際電源進(jìn)行命名。如A+3.3V 表示模擬正3.3V。左二和左三分別為 Signal Ground和Arrow。一般可作為AGND的描述。 同時(shí)，Arrow可以作為其他非電源信號(hào)的描述。左四為Power Ground。一般作為 GND的描述。左五為Earth Ground。一般作為外接地線的描述。VCCT特別注意：如Signal Ground. Power Ground. Earth Ground沒(méi)有顯示標(biāo)號(hào)內(nèi)容， 需要點(diǎn)擊進(jìn)去進(jìn)行修改。其默認(rèn)值為 VCC。AGND匸二H盡

10、SdizPtacePwtrPortpower ports on the current scherTkatic documerrtI m LJ圖2電源地線放置工具和符號(hào)說(shuō)明4. 網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循信號(hào)的實(shí)際意義。推薦命名規(guī)則如下式： 信號(hào)性質(zhì)描述 + (所屬器件描述) + 功能描述 + 數(shù)字標(biāo)號(hào)描述 信號(hào)性質(zhì)描述：模擬信號(hào)為 A，數(shù)字信號(hào)為D。根據(jù)設(shè)計(jì)實(shí)際情況可省 略。如主要為數(shù)字電路，則 D 可省略；反之亦然。所屬器件描述：根據(jù)所屬不同器件，對(duì)相同功能的管腳進(jìn)行區(qū)分。所屬 器件應(yīng)采用實(shí)際功能進(jìn)行命名。如果管腳功能在設(shè)計(jì)中唯一，該描述可以省 略。功能描述：對(duì)管教功能進(jìn)行描述。如輸入標(biāo)號(hào)采用I

11、n,輸出采用Out，地址總線采用A(Addr)，數(shù)據(jù)總線采用D(Data)，寫(xiě)信號(hào)Wr，使能信號(hào)En。 數(shù)字標(biāo)號(hào)描述：對(duì)管腳順序進(jìn)行描述。應(yīng)用舉例：ExRamAIExRam表示所屬器件為外部 RAM，A表示為地址總線， 1 表示總線標(biāo)號(hào) 1。AIn1A 表示為模擬信號(hào)， In 表示輸入信號(hào)， 1 表示信號(hào)排序?yàn)?1 。5. 用PlaceWire進(jìn)行布線，不要選擇PlaceLine進(jìn)行布線。連線的時(shí)候應(yīng)仔 細(xì)管腳是否相連，注意連接點(diǎn)的問(wèn)題。交叉走線的時(shí)候尤其注意連接點(diǎn)問(wèn)題。6. 推薦在每個(gè)功能模塊旁邊都用文字工具進(jìn)行功能描述說(shuō)明。說(shuō)明每個(gè)設(shè) 計(jì)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)的作用和整體模塊的功能。7. 設(shè)計(jì)完成后應(yīng)在

12、右下方的文檔編號(hào)名稱中填寫(xiě)設(shè)計(jì)圖紙信息，以方便存 檔查閱。六、PCB 圖設(shè)計(jì)流程6.1 前期準(zhǔn)備工作6.1.1 確定設(shè)計(jì)尺寸和層數(shù)1. PCB 板尺寸的確定，應(yīng)根據(jù)具體的機(jī)箱空間和設(shè)計(jì)需要進(jìn)行確定。一般插板型機(jī)箱設(shè)計(jì)，尺寸為 2U，4U，6U。U是指unit，為4.445cm。考 慮導(dǎo)軌，板厚等高度，一般 PCB板尺寸高度需要適當(dāng)縮小3-4cm。寬度根據(jù)實(shí) 際機(jī)箱尺寸選擇，一般按照1英寸(2.54cm)為最小單位進(jìn)行擴(kuò)大縮小。對(duì)于非插板的 PCB 板設(shè)計(jì)，首先應(yīng)滿足放置位置需要，其次對(duì)于板面尺寸 設(shè)計(jì)推薦使用 16:9 的比例進(jìn)行設(shè)計(jì)。2. PCB 層數(shù)的確定PCB 層數(shù)的確定應(yīng)該根據(jù)實(shí)際采用

13、的器件要求，主要是 BGA 封裝決定。其 次應(yīng)根據(jù)實(shí)際可靠性和成本進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)確定，主要根據(jù)工作頻率和成本決定。單面板制板價(jià)格最低， 但電源穩(wěn)定性差， 一般應(yīng)用于按鍵、 數(shù)碼管等外接電 路和一些設(shè)計(jì)要求不高的模擬電路。雙面板價(jià)格略高。 設(shè)計(jì)成本低， 是常用型設(shè)計(jì)方案。 但是對(duì)于復(fù)雜電路設(shè)計(jì)， 其走線過(guò)于復(fù)雜，電源線、地線和信號(hào)線處于一層，干擾大，需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行較 好的處理才能達(dá)到比較好的效果。 一般應(yīng)用于不復(fù)雜的數(shù)字電路設(shè)計(jì)以及普通的 模擬電路設(shè)計(jì)。通常認(rèn)為以頻率進(jìn)行區(qū)分，模擬 10M 以下信號(hào)，數(shù)字 50M 以下 信號(hào)均可采用雙面板進(jìn)行設(shè)計(jì)。四層板價(jià)格較雙面板翻倍。 設(shè)計(jì)成本高， 也是常用的

14、設(shè)計(jì)方案。 加入了內(nèi)電 層，對(duì)于電源和地的處理效果較好， 走線也更為靈活。 是常用的數(shù)字電路和模擬 電路的最終設(shè)計(jì)方案。多層板價(jià)格直線翻倍。 設(shè)計(jì)成本最高。 其穩(wěn)定性可靠性最好。 適用于高頻信號(hào)的電路和高度電路的設(shè)計(jì)推薦調(diào)試設(shè)計(jì)中采用雙面板。而最終成品應(yīng)采用四層板進(jìn)行設(shè)計(jì)，提高系統(tǒng) 穩(wěn)定性。6.1.2加載元器件庫(kù)常用元器件圭寸裝庫(kù)有 PCB Footprints.lib和Miscellaneous.lib。需要增加的元 器件庫(kù)，可以在左側(cè)的Browse中選擇Libraries,然后選擇Add/Remove,添加相 應(yīng)設(shè)計(jì)好的元器件庫(kù)。Explorer Browse PCB jBrowseCom

15、poheriits圖3添加元器件庫(kù)6.1.3創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)表網(wǎng)絡(luò)表是SCH圖和PCB圖的接口文件，PCB設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)所使用的SCH 圖特性和PCB設(shè)計(jì)工作特性，正確選擇網(wǎng)絡(luò)表的格式，創(chuàng)建符合要求的網(wǎng)絡(luò)表。網(wǎng)絡(luò)表的創(chuàng)建：選擇 Design-Create Netlist。如下圖所示，然后默認(rèn)確定即可。NdfdictCi-qhl&anPtEierEfices Iract OipHcn-c |011莎F總PiivIeIMrr h1rnEilif-r 總m耐(Sheri Sy-mtal/Porl CnitEdi *Adlwe prn|ed二廠 XippE iid Hhgn Humbert lu foca 廠

16、 DibctM In4up廠 Indudk： wn-firttned single pii1 X 1Cbiir：IHelp圖4創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)表6.2元器件的導(dǎo)入6.2.1原點(diǎn)的確定根據(jù)單板結(jié)構(gòu)圖或?qū)?yīng)的標(biāo)準(zhǔn)板框,創(chuàng)建PCB設(shè)計(jì)文件。首先確定選擇PCB 板圖的原點(diǎn)位置。選擇工具如圖所示。圖4創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)表 原點(diǎn)的設(shè)置原則（二選一）：1. 左邊框線和下邊框線的交匯處2. 左下角第一個(gè)焊盤(pán)處6.2.2 PCB邊框的確定PCB邊框應(yīng)從原點(diǎn)出發(fā)進(jìn)行繪制，在 KeepOutLayer層中進(jìn)行繪制。根據(jù)之 前確定的PCB板尺寸確定邊框大小。板框四角可以采用倒圓角的形式，倒角半 徑一般為5mm。6.2.3安裝固定孔的確

17、定首先在設(shè)計(jì)板上確定安裝孔的位置。安裝孔的繪制應(yīng)采用PlacePad的過(guò)孔方式。過(guò)孔大小可根據(jù)安裝需要確定，但切記安裝孔應(yīng)和板間保留一定距離， 一 般推薦2mm以上。圖4 PlacePad工具說(shuō)明6.2.4導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)表網(wǎng)絡(luò)表的導(dǎo)入是SCH圖向PCB圖的更新輸入。導(dǎo)入過(guò)程中可能出現(xiàn)一些問(wèn) 題。常見(jiàn)錯(cuò)誤類型如下：1. 元器件的引腳序號(hào)與對(duì)應(yīng)封裝的焊盤(pán)序號(hào)不一致2. 原理圖中元器件未定義封裝3. 定義的封裝非法或在當(dāng)前封裝庫(kù)中不存在4. 封裝庫(kù)未加載5. 圭寸裝在所有的圭寸裝庫(kù)中不存在 常見(jiàn)錯(cuò)誤分析及處理（舉例）：1. Error: Footpri nt NMS not fou nd in Libra

18、ry.當(dāng)前圭寸裝庫(kù)中沒(méi)有找到 NMS圭寸裝。處理方法：檢查封裝名是否輸入錯(cuò)誤或未定義，檢查該封裝是否在當(dāng)前庫(kù)中。 如果是這兩個(gè)問(wèn)題，需要重新修正后，重新生成網(wǎng)絡(luò)表，再次導(dǎo)入。如果不是這 兩問(wèn)題，就需要自行設(shè)計(jì)封裝。2. Error: Node notfound.在所定義的圭寸裝中對(duì)應(yīng)的管腳定義未找到。處理方法：可能原因是該封裝雖然存在，但是封裝的焊盤(pán)編號(hào)于 SCH圖中 的對(duì)應(yīng)電氣管腳編號(hào)不同。如常見(jiàn)的二極管編號(hào)， SCH圖常用1,2表示，而封裝 焊盤(pán)可能為A,K。遇到這種問(wèn)題，可以在 PCB封裝庫(kù)中進(jìn)行修改后。3. Error: Compo nent n ot fou nd.當(dāng)前器件沒(méi)有找到處

19、理方法：可能原因是相應(yīng)元器件庫(kù)沒(méi)有導(dǎo)入。重新導(dǎo)入元器件庫(kù)后，重新導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)表。4. Error: Footprint not found in library.圭寸裝沒(méi)有定義。處理方法：對(duì)相應(yīng)器件進(jìn)行封裝定義后，重新加入元器件庫(kù)，重新導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò) 表。6.3 PCB設(shè)計(jì)規(guī)則的確定元器件導(dǎo)入后，會(huì)排布在一處，首先用排列工具，將其進(jìn)行全部重新排列。圖 4 Arrangecomponents 工具說(shuō)明在Design-Rule中確定PCB的設(shè)計(jì)規(guī)則。特別注明：這些規(guī)則設(shè)定可以在具體布線時(shí)靈活調(diào)整，整體線寬和孔徑等只 需要設(shè)計(jì)一個(gè)范圍值，具體使用時(shí)按照需要安排大小。6.3.1線寬的設(shè)定線寬的設(shè)定需要根據(jù)流過(guò)的

20、平均電流進(jìn)行設(shè)計(jì)。下表為常用的兩種銅箔厚度下的承載電流大小與線寬關(guān)系（溫度10C）。表3線寬與對(duì)應(yīng)承載電流大小銅箔厚度50um銅箔厚度70um（通常默認(rèn)大?。┚€寬mm電流 A線寬mm電流 A0.150.500.150.700.200.700.200.900.301.100.301.300.401.350.401.700.501.700.502.000.601.900.602.300.802.400.802.801.002.601.003.201.203.001.203.601.503.501.504.202.004.302.005.102.505.102.506.00上述參數(shù)為極限值，設(shè)計(jì)考慮

21、時(shí)應(yīng)該按照數(shù)值降額 50%去考慮。一般通俗的 認(rèn)識(shí)是：50um銅箔下，1mm線寬可以通過(guò)1A左右電流。同時(shí)還應(yīng)該考慮PCB加工中的技術(shù)限制。一般國(guó)內(nèi)加工水平最小線寬可以 做到6mil。推薦在非高密度器件設(shè)計(jì)中，數(shù)字部分最小線寬為10mil。模擬部分應(yīng)適當(dāng)加寬，最小為15mil或20mil。線寬的選擇要點(diǎn)是：滿足設(shè)計(jì)需求的前提下，線寬能夠盡量寬。電源和地線 （尤其地線）應(yīng)該盡可能加寬。6.3.2線間距的設(shè)定線間距的設(shè)定需要根據(jù)實(shí)際工作電壓的介電常數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。常見(jiàn)的工作電壓與線間距關(guān)系如下。爬電距離是指器件之間的板間絕緣距離。表4輸入電壓150V-300V電源最小空氣間隙和爬電距離工作電壓有效值V

22、空氣間隙mm爬電距離 mm710.71.21250.71.51500.71.62000.72.02500.72.5同時(shí)還應(yīng)該考慮PCB加工中的技術(shù)限制。國(guó)內(nèi)一般加工水平最小間距可以 做到6mil。推薦在非高密度器件設(shè)計(jì)中，數(shù)字部分最小線間距為10mil。模擬部分應(yīng)適當(dāng)加寬，最小為15mil在一些特殊的信號(hào)處理上，尤其電磁干擾方面，需要對(duì)間距進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。6.3.3過(guò)孔大小的設(shè)定PCB板的最小孔徑定義取決于板厚度，其關(guān)系如下表。一般設(shè)計(jì)板厚度為1.5mm 或 2mm。表5最小孔徑與板厚度關(guān)系板厚度mm最小孔徑mil3.0242.5202.0161.5121.08過(guò)線孔過(guò)線孔尺寸可在上述最小孔徑的

23、基礎(chǔ)上進(jìn)行組合設(shè)計(jì)。一般最佳組合優(yōu)選序列如下孔徑mil242016128焊盤(pán)直徑mil4035282520中心孔徑的大小一般原則上選擇應(yīng)該考慮不小于所過(guò)線反寬大小。在某些情況下也可以略小于線寬（過(guò)線孔承載電流路徑寬度為周長(zhǎng)，而不是直徑大?。?。盲孔和埋孔盲孔是連接表層和內(nèi)層而不貫通整板的導(dǎo)通孔，埋孔是連接內(nèi)層之間而在成品板表層不可見(jiàn)的導(dǎo)通孔，這兩類過(guò)孔尺寸設(shè)置可參考過(guò)線孔。應(yīng)用盲孔和埋孔設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)對(duì)PCB加工流程有充分的認(rèn)識(shí)，避免給PCB加工帶 來(lái)不必要的問(wèn)題。推薦在非復(fù)雜電路設(shè)計(jì)和四層板以下的設(shè)計(jì)電路中，盡量不要使用盲孔和埋孔。測(cè)試孔測(cè)試孔是指用于測(cè)試目的的過(guò)孔，可以兼做導(dǎo)通孔，原則上孔徑不限，

24、焊盤(pán) 直徑應(yīng)不小于25mil。不推薦用元件焊接孔作為測(cè)試孔。6.4元器件布局元器件布局需要根據(jù)設(shè)置的板框尺寸以及結(jié)構(gòu)要素進(jìn)行布局。同時(shí)需要在必須的地方做出尺寸標(biāo)注。布局需要注意事項(xiàng)如下：1. 遵照 先大后小，先難后易”的布置原則，即重要的單元電路、核心元器 件應(yīng)當(dāng)優(yōu)先布局。2. 布局中應(yīng)參考原理框圖，根據(jù)主信號(hào)流向規(guī)律安排主要元器件。一般為 由左到右，由上到下排列。3. 總體連線盡量短的原則。關(guān)鍵信號(hào)線最短；高電壓、大電流信號(hào)與小電 流、低電壓弱信號(hào)完全隔離分開(kāi)。4. 輸入輸出信號(hào)盡量遠(yuǎn)離，模擬和數(shù)字電路盡量隔離分開(kāi)。高頻信號(hào)與低 頻信號(hào)分隔開(kāi)。高頻信號(hào)的間隔要充分。需要考慮后續(xù)加入地線阻隔的

25、空間。5. 在靠近板邊沿5mm的范圍內(nèi)不宜放置元器件。6. 大功率元器件放置在有利于散熱的地方。發(fā)熱元器件應(yīng)該均勻分布，以利于整體單板散熱。同時(shí)大功率發(fā)熱元件應(yīng)該集中一片區(qū)域擺放，有利于后續(xù)散 熱功能的設(shè)計(jì)。7. 高頻信號(hào)元器件靠近走線放置。尤其晶振應(yīng)該靠近器件擺放，同時(shí)兩個(gè) 晶振不應(yīng)該并行放置，防止串?dāng)_。下圖所示為高頻信號(hào)排布方式。圖5根據(jù)頻率的元器件布局示意圖這樣排布主要是為了防止不同工作頻率的模塊之間的互相干擾， 同時(shí)盡量縮 短高頻部分的布線長(zhǎng)度。通常將高頻的部分布設(shè)在接口部分以減少布線長(zhǎng)度， 當(dāng) 然，這樣的布局仍然要考慮到低頻信號(hào)可能受到的干擾。同時(shí)還要考慮到高 /低 頻部分地平面的分

26、割問(wèn)題，通常采用將二者的地分割，再在接口處單點(diǎn)相接。對(duì)混合電路，也有將模擬與數(shù)字電路分別布置在印制板的兩面，分別使用不同的層布線，中間用地層隔離的方式。8. 去耦電容應(yīng)該在器件電源入口端就近放置。9. 電源轉(zhuǎn)換芯片應(yīng)靠近板邊緣放置，就近外部電源接入口，最好將各種電 源放置一處，并做好地線隔離，同時(shí)方便后續(xù)電源隔離。10. 串聯(lián)的匹配電阻應(yīng)就近放置在驅(qū)動(dòng)端。11. 放置元器件時(shí)，應(yīng)考慮其空間立體分布大小。比如帶外殼的IDC封裝JATG 口）。一般大的元器件立體空間下不應(yīng)放置小元器件，不然會(huì)對(duì)調(diào)試造成麻煩。12. 布局應(yīng)注意焊盤(pán)方向，選取一直方向放置，方便焊接，同時(shí)也美觀。13. 相同結(jié)構(gòu)電路部分

27、，應(yīng)盡可能選擇“對(duì)稱式”的布局方式，美觀，同時(shí) 有一定的防干擾的能力。整體電路板應(yīng)均勻分布，重心平穩(wěn)，板面美觀。元器件布局的原則如下：1. 根據(jù)外部結(jié)構(gòu)要求放置器件2. 根據(jù)信號(hào)走向流向確定器件放置3. 根據(jù)模擬和數(shù)字區(qū)分信號(hào)區(qū)域以上三條逐次遞減要求，但應(yīng)盡力滿足要求特別說(shuō)明：數(shù)字信號(hào)密集部分盡量多預(yù)留空間， 在布線的時(shí)候可以進(jìn)行適時(shí) 調(diào)整位置。6.4元器件連線在滿足設(shè)計(jì)規(guī)則的前提下，應(yīng)盡量使用手動(dòng)布線，根據(jù)設(shè)計(jì)需要進(jìn)行走線控 制。自動(dòng)布線經(jīng)常出現(xiàn)一些不可預(yù)知的問(wèn)題，或者經(jīng)常不能按照需要布線成功。推薦先可以使用自動(dòng)布線工具進(jìn)行布線， 然后根據(jù)整體布線的疏密程度，對(duì) 板子上元器件的布局進(jìn)行調(diào)整，

28、然后再進(jìn)行手動(dòng)布線工作。布線順序1. 關(guān)鍵信號(hào)線優(yōu)先，需要特殊注意的電源信號(hào)，高速數(shù)字信號(hào)線，時(shí)鐘信 號(hào)，同步信號(hào)等關(guān)鍵信號(hào)優(yōu)先 。2. 布線優(yōu)先從密度最高的數(shù)字電路部分開(kāi)始布局。整體原則是先大后小， 先難后易。3. 相同電路優(yōu)先布局一組，從局部了解全局。4. 整體布局根據(jù)信號(hào)流形布線。5. 布線管腳可靈活處理，處理FPGA,CPLD以及MCU管腳分配 布線應(yīng)遵循以下規(guī)則：1. 走線方向控制布線總體效果需求，橫縱分明，一個(gè)層面上盡量只走一種方向的線型。 這樣 做的好處是，可以保證布線成功，同時(shí)避免了不必要的層間串?dāng)_。 但是這條不能 死守，需要在特殊情況下靈活處理。在一些由于板結(jié)構(gòu)限制的情況下也

29、不能避免出現(xiàn)兩層布線順序相同的情況， 對(duì)于特別是高速信號(hào)時(shí)，應(yīng)考慮地平面進(jìn)行層隔離，用地線隔離信號(hào)線。X圖6走線方向控制示意圖2. 走線線寬控制線寬應(yīng)該在空間允許的情況下，能大則大。實(shí)際情況應(yīng)該是模擬部分大于數(shù) 字部分，電源部分進(jìn)行另外區(qū)分。具體選擇線寬大小，參見(jiàn)前面規(guī)則設(shè)定。同一網(wǎng)絡(luò)下的同一種信號(hào)應(yīng)該保證一致的線寬。 線寬的變化會(huì)造成線路特性 阻抗的不均勻，當(dāng)傳輸?shù)乃俣容^高時(shí)會(huì)產(chǎn)生反射，在設(shè)計(jì)中應(yīng)該盡量避免這種情 況。在某些條件下，如接插件引出線，BGA 封裝的引出線類似的結(jié)構(gòu)時(shí)，可能 無(wú)法避免線寬的變化，應(yīng)該盡量減少中間不一致部分的有效長(zhǎng)度。Xx/圖7走線方向控制示意圖3. 走線長(zhǎng)度控制即

30、短線規(guī)則，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該盡量讓布線長(zhǎng)度盡量短， 以減少由于走線過(guò)長(zhǎng)帶 來(lái)的干擾問(wèn)題，特別是一些重要信號(hào)線，如時(shí)鐘線，務(wù)必將其振蕩器放在離器件 很近的地方。對(duì)驅(qū)動(dòng)多個(gè)器件的情況，應(yīng)根據(jù)具體情況決定采用何種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)圖8走線長(zhǎng)度控制示意圖4. 走線倒角控制PCB設(shè)計(jì)中應(yīng)避免產(chǎn)生銳角和直角，產(chǎn)生不必要的天線效應(yīng)，同時(shí)工藝性能X也不好。走線盡量保持45方向圖9走線長(zhǎng)度控制示意圖5. 分歧線控制分歧線是三條線的交匯，可以按照直角走線，也可以按照斜45方向交匯方 式。盡量控制分枝的長(zhǎng)度。TH?1吐冊(cè)疋二 1 rlse/20圖10分歧線控制示意圖6. 走線出現(xiàn)控制走線從管腳出現(xiàn)應(yīng)該按照下圖所示的出現(xiàn)方式。 這

31、主要從制造工藝和后續(xù)焊 接調(diào)試方面考慮。圖11走線出現(xiàn)控制示意圖7. 走線開(kāi)環(huán)控制一般不允許出現(xiàn)一端浮空的布線，主要是為了避免產(chǎn)生“天線效應(yīng)”，減少 不必要的干擾輻射和接受，否則可能帶來(lái)不可預(yù)知的結(jié)果。圖12走線開(kāi)環(huán)控制示意圖8. 走線閉環(huán)控制防止信號(hào)線在不同層間形成自環(huán)。在多層板設(shè)計(jì)中容易發(fā)生此類問(wèn)題，自環(huán) 將引起輻射干擾。圖13走線閉環(huán)控制示意圖9. 走線諧振控制主要針對(duì)高頻信號(hào)設(shè)計(jì)而言，即布線長(zhǎng)度不得與其波長(zhǎng)成整數(shù)倍關(guān)系，以免產(chǎn)生諧振現(xiàn)象。圖14走線諧振控制示意圖10. 走線終端網(wǎng)絡(luò)匹配規(guī)則在高速數(shù)字電路中，當(dāng)PCB布線的延遲時(shí)間大于信號(hào)上升時(shí)間（或下降時(shí)間） 的1/4時(shí)，該布線即可以看

32、成傳輸線，為了保證信號(hào)的輸入和輸出阻抗與傳輸線 的阻抗正確匹配，可以采用多種形式的匹配方法，所選擇的匹配方法與網(wǎng)絡(luò)的連 接方式和布線的拓樸結(jié)構(gòu)有關(guān)。a. 對(duì)于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)（一個(gè)輸出對(duì)應(yīng)一個(gè)輸入）連接，可以選擇始端串聯(lián)匹配或 終端并聯(lián)匹配。前者結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，但延遲較大。后者匹配效果好，但結(jié)構(gòu) 復(fù)雜，成本較高。b. 對(duì)于點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)（一個(gè)輸出對(duì)應(yīng)多個(gè)輸出）連接，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的拓樸結(jié)構(gòu)為菊 花鏈時(shí)，應(yīng)選擇終端并聯(lián)匹配。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)為星型結(jié)構(gòu)時(shí)，可以參考點(diǎn)對(duì)點(diǎn)結(jié)構(gòu)。星形和菊花鏈為兩種基本的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其他結(jié)構(gòu)可看成基本結(jié)構(gòu)的變形，可 采取一些靈活措施進(jìn)行匹配。在實(shí)際操作中要兼顧成本、功耗和性能等因素，一 般不追求完全匹配

33、，只要將失配引起的反射等干擾限制在可接受的范圍即可。圖15走線終端網(wǎng)絡(luò)匹配示意圖11. 地線環(huán)路規(guī)則環(huán)路最小規(guī)則，即信號(hào)線與其回路構(gòu)成的環(huán)面積要盡可能小。環(huán)面積越小， 對(duì)外的輻射越少，接收外界的干擾也越小。針對(duì)這一規(guī)則，在地平面分割時(shí)，要 考慮到地平面與重要信號(hào)走線的分布，防止由于地平面開(kāi)槽等帶來(lái)的問(wèn)題。在雙層板設(shè)計(jì)中，在為電源留下足夠空間的情況下，應(yīng)該將留下的部分用參 考地填充，且增加一些必要的孔，將雙面地信號(hào)有效連接起來(lái)，對(duì)一些關(guān)鍵信號(hào) 盡量采用地線隔離，對(duì)一些頻率較高的設(shè)計(jì)，需特別考慮其地平面信號(hào)回路問(wèn)題， 建議采用多層板為宜。同時(shí)應(yīng)該將多種地線區(qū)分控制，在不同地線之間用單點(diǎn)連接。使不同

34、地線之 間的干擾做到最小。一般主要考慮數(shù)字地的高頻信號(hào)對(duì)于模擬地線的干擾。IIIIIIIiiiiiiiIIIIIIIIiiminiiiiiiiiXV圖16地線環(huán)路規(guī)則示意圖12. 過(guò)孔擺放控制過(guò)孔不是越多越好，過(guò)孔能少放就少放，會(huì)引入寄生電容和寄生電感。過(guò)孔是走線不能完成聯(lián)線的情況下和滿足走線需求下才進(jìn)行放置的。過(guò)孔排列時(shí)應(yīng)均勻分布，美觀。過(guò)孔不要放在管腳上，雖然可以，但是實(shí)際上焊接時(shí)容易造成虛焊。特別說(shuō)明：晶振走線時(shí)不要放置過(guò)孔。13. 串?dāng)_控制串?dāng)_是指PCB上不同網(wǎng)絡(luò)之間因較長(zhǎng)的平行布線引起的相互干擾，主要是由于平行線間的分布電容和分布電感的作用?？朔?dāng)_的主要措施是：a. 加大平行布線的

35、間距，遵循3W規(guī)則。b. 在平行線間插入接地的隔離線。c. 減小布線層與地平面的距離。14. 屏蔽保護(hù)控制對(duì)應(yīng)地線回路規(guī)則，實(shí)際上也是為了盡量減小信號(hào)的回路面積， 多見(jiàn)于一些 比較重要的信號(hào)，如時(shí)鐘信號(hào)，同步信號(hào)；對(duì)一些特別重要，頻率特別高的信號(hào)， 應(yīng)該考慮采用銅軸電纜屏蔽結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)， 即將所布的線上下左右用地線隔離， 而且 還要考慮好如何有效的讓屏蔽地與實(shí)際地平面有效結(jié)合。XVv圖17屏蔽保護(hù)方式示意圖15. 去耦走線規(guī)則在印制版上增加必要的去藕電容，濾除電源上的干擾信號(hào)，使電源信號(hào)穩(wěn)定。 在多層板中，對(duì)去藕電容的位置一般要求不太高， 但對(duì)雙層板，去藕電容的布局 及電源的布線方式將直接影響到整

36、個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，有時(shí)甚至關(guān)系到設(shè)計(jì)的成 敗。在雙層板設(shè)計(jì)中，一般應(yīng)該使電流先經(jīng)過(guò)濾波電容濾波再供器件使用，同時(shí) 還要充分考慮到由于器件產(chǎn)生的電源噪聲對(duì)下游的器件的影響，一般來(lái)說(shuō)，采用總線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)比較好，在設(shè)計(jì)時(shí)，還要考慮到由于傳輸距離過(guò)長(zhǎng)而帶來(lái)的電壓跌 落給器件造成的影響，必要時(shí)增加一些電源濾波環(huán)路，避免產(chǎn)生電位差。在高速電路設(shè)計(jì)中，能否正確地使用去藕電容，關(guān)系到整個(gè)板的穩(wěn)定性。16. 電源與地線層的完整性規(guī)則對(duì)于導(dǎo)通孔密集的區(qū)域，要注意避免孔在電源和地層的挖空區(qū)域相互連接， 形成對(duì)平面層的分割，從而破壞平面層的完整性，并進(jìn)而導(dǎo)致信號(hào)線在地層的回 路面積增大。17. 3W規(guī)則為了減少線間串?dāng)_，

37、應(yīng)保證線間距足夠大，當(dāng)線中心間距不少于3倍線寬時(shí),則可保持70%的電場(chǎng)不互相干擾，稱為3W規(guī)則。如要達(dá)到98%的電場(chǎng)不互相干 擾，可使用10W的間距。-Hw h-圖18 3W規(guī)則示意圖18. 20H規(guī)則由于電源層與地層之間的電場(chǎng)是變化的，在板的邊緣會(huì)向外輻射電磁干擾。稱為邊沿效應(yīng)。解決的辦法是將電源層內(nèi)縮，使得電場(chǎng)只在接地層的范圍內(nèi)傳導(dǎo)。以一個(gè)H（電源和地之間的介質(zhì)厚度）為單位，若內(nèi)縮 20H則可以將70%的電場(chǎng)限制在接 地層邊沿內(nèi)；內(nèi)縮100H則可以將98%的電場(chǎng)限制在內(nèi)。圖195- 20m20H規(guī)則示意圖19.五五規(guī)則印制板層數(shù)選擇規(guī)則，即時(shí)鐘頻率到 5MHz或脈沖上升時(shí)間小于5ns,則P

38、CB 板須采用多層板，這是一般的規(guī)則，有的時(shí)候出于成本等因素的考慮，采用雙層 板結(jié)構(gòu)時(shí)，這種情況下，最好將印制板的一面做為一個(gè)完整的地平面層。6.5設(shè)計(jì)檢查可從下面幾個(gè)方面檢查電路設(shè)計(jì)情況：1. 檢查高頻、高速、時(shí)鐘及其他脆弱信號(hào)線，是否回路面積最小、是否遠(yuǎn) 離干擾源、是否有多余的過(guò)孔和繞線、是否有垮地層分割區(qū)2. 檢查晶體、變壓器、光藕、電源模塊下面是否有信號(hào)線穿過(guò)，應(yīng)盡量避 免在其下穿線，特別是晶體下面應(yīng)盡量鋪設(shè)接地的銅皮。3. 檢查定位孔、定位件是否與結(jié)構(gòu)圖一致。4. 檢查器件的序號(hào)是否按從左至右的原則歸宿無(wú)誤的擺放規(guī)則，并且無(wú)絲 印覆蓋焊盤(pán)；檢查絲印的版本號(hào)是否符合版本升級(jí)規(guī)范，并標(biāo)識(shí)

39、出。5. 檢查電源、地的分割正確；單點(diǎn)共地已作處理。6. 檢查走線方式是否合理。6.6設(shè)計(jì)優(yōu)化661淚滴操作淚滴的存在有如下好處：1.避免電路板受到巨大外力的沖撞時(shí)，導(dǎo)線與焊盤(pán)或者導(dǎo)線與導(dǎo)孔的接觸點(diǎn)斷開(kāi)，也可使PCB電路板顯得更加美觀。2. 焊接上，可以保護(hù)焊盤(pán)，避免多次焊接是焊盤(pán)的脫落 ，生產(chǎn)時(shí)可以避免蝕 刻不均，過(guò)孔偏位出現(xiàn)的裂縫等。3. 當(dāng)信號(hào)傳輸時(shí)可以平滑阻抗，減少阻抗的急劇跳變，避免高頻信號(hào)傳輸 時(shí)由于線寬突然變小而造成反射，可使走線與元件焊盤(pán)之間的連接趨于平穩(wěn)過(guò)渡 化。應(yīng)該在整體電路設(shè)計(jì)檢查完畢后，最后添加。選擇Tools-TearDrops工具。選擇默認(rèn)添加即可。=FFF HHH

40、k圖20淚滴操作說(shuō)明和效果示意圖662鋪銅操作所謂鋪銅操作，就是將PCB上閑置的空間作為基準(zhǔn)面，填充銅材料，完成 地平面的擴(kuò)大。這樣的好處在于，減小地線阻抗，提高了抗干擾能力；提高了電源效率；同 時(shí)地線的擴(kuò)大，減小了環(huán)路面積，減小了輻射效應(yīng)。對(duì)于多種地線的PCB，如有SGND，AGND，GND等的情況時(shí)，需要根據(jù) 板面位置的不同，進(jìn)行區(qū)分獨(dú)立鋪銅操作。而后在不同地之間采用單點(diǎn)連接， 一 般采用磁珠或者小電感進(jìn)行連接，起隔離作用，防止高頻信號(hào)干擾。同時(shí)，在鋪 銅操作之前，應(yīng)該保證整體的地線和電源線的完整性，同時(shí)應(yīng)相應(yīng)加粗電源連線。對(duì)于晶振附近的鋪銅，因?yàn)榫д駷楦哳l發(fā)射源，應(yīng)該環(huán)繞晶振鋪銅，同時(shí)將 晶振的外殼另行接地，效果最好。對(duì)于鋪銅種類的選擇，一般采用大面子鋪銅或者90網(wǎng)格鋪銅。一般情況下，大面積鋪銅散熱效果不好，會(huì)在波峰回流焊接工藝中，使板子翹起變形或者 起泡。而網(wǎng)格鋪銅散熱效果好，通常對(duì)于高頻電路設(shè)計(jì)而言，多采用網(wǎng)格鋪銅， 提高抗干擾性。而對(duì)于低頻大電流不需要波峰焊接的電路多采用完整大面積鋪 銅。鋪銅死區(qū)（孤島）是指小塊不能和大面積銅區(qū)連接的部分。 對(duì)于死區(qū)可以采 用去除