PCB设计规则研究new

1、西南大学成人高等教育毕业论文(设计)目 录摘要：3Abstract30文献综述40.1 PCB设计必须考虑的重要内容40.2 PCB的发展阶段40.3 PCB设计规则61引言71.1 PCB概述72 PCB的结构及其在电子工业中的应用112.1 PCB的结构112.2 PCB在电子工业中的应用113 PCB设计流程123.1 前期准备123.2 PCB结构设计123.3 PCB布局123.4 布线133.5 布线优化和丝印143.6 网络和DRC检查和结构检查143.7 制版154 PCB的设计原则154.1 元件的布局规则154.2 布线规则174.3 接地规则184.4接地的处理224.5

2、 PCB设计流程245 PCB的电磁兼容设计275.1电磁对PCB的影响275.2 PCB板中的EMC设计286结论30附录31参考文献36致 谢37PCB设计规则研究苏信高西南大学工程技术学院，重庆 400716摘要：PCB主要用来在元器件之间创建电气联系，是电子元器件的支撑体。其制作工艺十分复杂。元器件的布局是制PCB的重要部分，在元器件布局中，应考虑加工的方便性、电路的散热、材料的节省、电磁场的干扰等；在制PCB的最后是布线,布线的好坏直接影响PCB的质量和电磁干扰的大小.在必要时可以移动部分元件的位置,使最为活跃网络尽量短小;在传输线中尽量采用菊链式布线.这样既美观又保证了质量.关键词

3、：PCB；设计规则；电磁兼容 PCB Design Rules StudySu Xin GaoCollege of Engineering and Technology, Southwest University, Chongqing 400716, ChinaAbstract：PCB is mainly used to create electrical contact between the components are electronic components supporting body. The production process is very complicated. PC

4、B layout of the system components is an important part in the components distribution, we should consider the ease of processing, circuit cooling, material saving, electromagnetic interference, etc.; in the system, the final PCB is wiring, wiring a direct PCB affect the quality and size of electroma

5、gnetic interference. where necessary, can move the location of some components, so try to short the most active networks; in the transmission line as far as possible using daisy chain wiring. This not only beautiful but also ensure quality.Key Words: Printed Circuit Board ；Design Rules ；Electromagne

6、tic compatibility 0文献综述PCB的英文全称：Printed Circuit Board ，PCB的中文名称：印刷电路板，PCB的图片如下：0.1 PCB设计必须考虑的重要内容一、印制板设计的可测试性;二、印制板的光板测试;三、印制板组装件的测试性随着电子设备越来越复杂，需要的零件自然越来越多，PCB上头的线路与零件也越来越密集了。裸板（上头没有零件）也常被称为印刷线路板Printed Wiring Board（PWB）。板子本身的基板是由绝缘隔热、并不易弯曲的材质所制作成。在表面可以看到的细小线路材料是铜箔，原本铜箔是覆盖在整个板子上的，而在制造过程中部份被蚀刻处理掉，留下

7、来的部份就变成网状的细小线路了。这些线路被称作导线或称布线，并用来提供PCB上零件的电路连接。 通常PCB的颜色都是绿色或是棕色，这是阻焊漆的颜色。是绝缘的防护层，可以保护铜线，也可以防止零件被焊到不正确的地方。在阻焊层上还会印刷上一层丝网印刷面。通常在这上面会印上文字与符号（大多是白色的），以标示出各零件在板子上的位置。丝网印刷面也被称作图标面。0.2 PCB的发展阶段从1903年至今,若以PCB组装技术的应用和发展角度来看,可分为三个阶段 。一 通孔插装技术(THT)阶段PCB 1.金属化孔的作用：(1).电气互连-信号传输 (2).支撑元器件-引脚尺寸限制通孔尺寸的缩小 a.引脚的刚性

8、b.自动化插装的要求 2.提高密度的途径 (1)减小器件孔的尺寸，但受到元件引脚的刚性及插装精度的限制，孔径0.8mm (2)缩小线宽/间距：0.3mm0.2mm0.15mm0.1mm (3)增加层数：单面双面4层6层8层10层12层64层 。二 表面安装技术（SMT）阶段PCB 1.导通孔的作用：仅起到电气互连的作用，孔径可以尽可能的小，堵上孔也可以。 2.提高密度的主要途径 ：.过孔尺寸急剧减小，8mm0.5mm0.4mm0.3mm0.25mm ；.过孔的结构发生本质变化： a.埋盲孔结构 优点：提高布线密度1/3以上、减小PCB尺寸或减少层数、提高可靠性、 改善了特性阻抗控制，减小了串扰

9、、噪声或失真（因线短，孔小） ；b.盘内孔消除了中继孔及连线 。薄型化：双面板：1.6mm1.0mm0.8mm0.5mm ；PCB平整度： a.概念：PCB板基板翘曲度和PCB板面上连接盘表面的共面性； b. PCB翘曲度是由于热、机械引起残留应力的综合结果 ；c.连接盘的表面涂层：HASL、化学镀NI/AU、电镀NI/AU 。三 芯片级封装CSP阶段PCB CSP以开始进入急剧的变革于发展其之中,推动PCB技术不断向前发展， PCB工业将走向激光时代和纳米时代.印刷电路板几乎会出现在每一种电子设备当中。如果在某样设备中有电子零件，那么它们也都是镶在大小各异的PCB上。除了固定各种小零件外，P

10、CB的主要功能是提供上头各项零件的相互电气连接。随着电子设备越来越复杂，需要的零件越来越多，PCB上头的线路与零件也越来越密集了。 板子本身的基板是由绝缘隔热、并不易弯曲的材质所制作成。在表面可以看到的细小线路材料是铜箔，原本铜箔是覆盖在整个板子上的，而在制造过程中部份被蚀刻处理掉，留下来的部份就变成网状的细小线路了。这些线路被称作导线或称布线，并用来提供PCB上零件的电路连接。 为了将零件固定在PCB上面，我们将它们的接脚直接焊在布线上。在最基本的PCB（单面板）上，零件都集中在其中一面，导线则都集中在另一面。这么一来我们就需要在板子上打洞，这样接脚才能穿过板子到另一面，所以零件的接脚是焊在

11、另一面上的。因为如此，PCB的正反面分别被称为零件面与焊接面。 如果PCB上头有某些零件，需要在制作完成后也可以拿掉或装回去，那么该零件安装时会用到插座。由于插座是直接焊在板子上的，零件可以任意的拆装。如果要将两块PCB相互连结，一般我们都会用到俗称金手指的边接头。金手指上包含了许多裸露的铜垫，这些铜垫事实上也是PCB布线的一部份。通常连接时，我们将其中一片PCB上的金手指插进另一片PCB上合适的插槽上（一般叫做扩充槽Slot）。在计算机中，像是显示卡，声卡或是其它类似的界面卡，都是借着金手指来与主机板连接的1。0.3 PCB设计规则1.布局的首要原则是保证布线的布通率，移动器件时注意飞线的连

12、接，把有连线关系的器件放在一起；2. 数字器件和模拟器件要分开，尽量远离；3.去耦电容尽量*近器件的VCC；4.放置器件时要考虑以后的焊接，不要太密集；5. 多使用软件提供的Array和Union功能，提高布局的效率。0.3.1设计规则注意事项1.电源线和地线尽量加粗；2. 去耦电容尽量与VCC直接连接；3. 设置Specctra的DO文件时，首先添加Protect all wires命令，保护手 工布的线不被自动布线器重布；4如果有混合电源层，应该将该层定义为Split/mixed Plane，在布线之前将其分割，布完线之后，使用Pour Manager的Plane Connect进行覆铜；

13、5.将所有的器件管脚设置为热焊盘方式，做法是将Filter设为Pins，选中所有的管脚；修改属性，在Thermal选项前打勾；6.手动布线时把DRC选项打开，使用动态布线（Dynamic Route）。1 引言1.1 PCB概述1.1.1 PCB简介 PCB板即Printed Circuit Board的简写，中文名称为印制电路板，又称为刷电路板、印刷线路板，是重要的电子部件，是电子元器件的支撑体，是电子元器件电气连接的提供者。由于它是采用电子印刷术制作的，故被称为“印刷”电路板2。1.1.2 PCB历史印制电路板的发明者是奥地利人保罗爱斯勒（PaulEisler），于1936年在一个收音机装

14、置内采用了印刷电路板。1943年，美国人将该技术大量使用于军用收音机内。1948年，美国正式认可这个发明用于商业用途。自20世纪50年代中期起，印刷电路版技术才开始被广泛采用。在印制电路板出现之前，电子元器件之间的互连都是依靠电线直接连接实现的。而现在，电路面板只是作为有效的实验工具而存在；印刷电路板在电子工业中已经占据了绝对统治的地位。 1.1.3 PCB的设计印制电路板的设计是以电路原理图为根据，实现电路设计者所需要的功能。印刷电路板的设计主要指版图设计，需要考虑外部连接的布局、内部电子元件的优化布局、金属连线和通孔的优化布局、电磁保护、热耗散等各种因素。优秀的版图设计可以节约生产成本，达

15、到良好的电路性能和散热性能。简单的版图设计可以用手工实现，复杂的版图设计需要借助计算机辅助设计（CAD）实现。1.1.4 PCB的分类根据电路层数分类：分为单面板、双面板和多层板。常见的多一般为4层板或6层板，复杂的多层板可达十几层。根据软硬进行分类：分为普通电路板和柔性电路板。PCB的原材料：覆铜箔层压板是制作印制电路板的基板材料。它用作支撑各种元器件，并能实现它们之间的电气连接或电绝缘。PCB就是印刷电路板,简单的说就是置有集成电路和其他电子组件的薄板。它几乎会出现在每一种电子设备当中。据Time magazine 最近报道，中国和印度属于全球污染最严重的国家。为保护环境，中国政府已经在严

16、格制定和执行有关污染整治条理，并波及到PCB.产业。许多城镇正不再允许扩张及建造PCB新厂，例如：深圳。而东莞已经专门指定四个城镇作为“污染产业”生产基地，禁止在划定的区域之外再建造新厂。如果在某样设备中有电子零件，它们都是镶在大小各异的PCB上的。除了固定各种小零件外，PCB的主要功能是提供上头各项零件的相互电气连接。随着电子设备越来越复杂，需要的零件自然越来越多，PCB上头的线路与零件也越来越密集了。裸板（上头没有零件）也常被称为印刷线路板Printed Wiring Board（PWB）。板子本身的基板是由绝缘隔热、并不易弯曲的材质所制作成。在表面可以看到的细小线路材料是铜箔，原本铜箔是

17、覆盖在整个板子上的，而在制造过程中部份被蚀刻处理掉，留下来的部份就变成网状的细小线路了。这些线路被称作导线或称布线，并用来提供PCB上零件的电路连接。通常PCB的颜色都是绿色或是棕色，这是阻焊漆的颜色。是绝缘的防护层，可以保护铜线，也可以防止零件被焊到不正确的地方。在阻焊层上还会印刷上一层丝网印刷面。通常在这上面会印上文字与符号（大多是白色的），以标示出各零件在板子上的位置。为了将零件固定在PCB上面，我们将它们的接脚直接焊在布线上在最基本的PCB（单面板）上，零件都集中在其中一面，导线则都集中在另一面这么一来我们就需要在板子上打洞，这样接脚才能穿过板子到另一面，所以零件的接脚是焊在另一面上的

18、因为如此，PCB的正反面分别被称为零件面与焊接面。 如果PCB上头有某些零件，需要在制作完成后也可以拿掉或装回去，那么该零件安装时会用到插座由于插座是直接焊在板子上的，零件可以任意的拆装 如果要将两块PCB相互连结，一般我们都会用到俗称金手指的边接头金手指上包含了许多裸露的铜垫，这些铜垫事实上也是PCB布线的一部份通常连接时，我们将其中一片PCB上的金手指插进另一片PCB上合适的插槽上（一般叫做扩充槽Slot）在计算机中，像是显示卡，声卡或是其它类似的界面卡，都是借着金手指来与主机板连接的 印刷电路板将零件与零件之间复杂的电路铜线，经过细致整齐的规划后，蚀刻在一块板子上，提供电子零组件在安装与

19、互连时的主要支撑体，是所有电子产品不可或缺的基础零件。印刷电路板以不导电材料所制成的平板，在此平板上通常都有设计预钻孔以安装芯片和其它电子组件。组件的孔有助于让预先定义在板面上印制之金属路径以电子方式连接起来，将电子组件的接脚穿过PCB后，再以导电性的金属焊条黏附在PCB上而形成电路。 依其应用领域PCB可分为单面板、双面板、四层板以上多层板及软板。一般而言，电子产品功能越复杂、回路距离越长、接点脚数越多，PCB所需层数亦越多，如高阶消费性电子、信息及通讯产品等；而软板主要应用于需要弯绕的产品中：如笔记型计算机、照相机、汽车仪表等3。1.1.5 PCB产业链 按产业链上下游来分类，可以分为原材

20、料-覆铜板-印刷电路板-电子产品应用，其关系简单表示为： 玻纤布，玻纤布是覆铜板的原材料之一，由玻纤纱纺织而成，约占覆铜板成本的40%(厚板)和25%(薄板)。玻纤纱由硅砂等原料在窑中煅烧成液态，通过极细小的合金喷嘴拉成极细玻纤，再将几百根玻纤缠绞成玻纤纱。窑的建设投资巨大，一般需上亿资金，且一旦点火必须24小时不间断生产，进入退出成本巨大。玻纤布制造则和织布企业类似，可以通过控制转速来控制产能及品质，且规格比较单一和稳定，自二战以来几乎没有规格上的太大变化。和CCL不同，玻纤布的价格受供需关系影响最大，最近几年的价格在0.50-1.00美元/米之间波动。目前台湾和中国内地的产能占到全球的70

21、%左右。 铜箔，铜箔是占覆铜板成本比重最大的原材料，约占覆铜板成本的30%(厚板)和50%(薄板)，因此铜箔的涨价是覆铜板涨价的主要驱动力。铜箔的价格密切反映于铜的价格变化，但议价能力较弱，近期随着铜价的节节高涨，铜箔厂商处境艰难，不少企业被迫倒闭或被兼并，即使覆铜板厂商接受铜箔价格上涨各铜箔厂商仍然处于普遍亏损状态。由于价格缺口的出现，2006年一季度极有可能出现又一波涨价行情，从而可能带动CCL价格上涨。 覆铜板，覆铜板是以环氧树脂等为融合剂将玻纤布和铜箔压合在一起的产物，是PCB的直接原材料，在经过蚀刻、电镀、多层板压合之后制成印刷电路板。覆铜板行业资金需求量不高，大约为3000-400

22、0万元左右，且可随时停产或转产。在上下游产业链结构中，CCL的议价能力最强，不但能在玻纤布、铜箔等原材料采购中拥有较强的话语权，而且只要下游需求尚可，就可将成本上涨的压力转嫁下游PCB厂商。今年三季度，覆铜板开始提价，提价幅度在5-8%左右，主要驱动力是反映铜箔涨价，且下游需求旺盛可以消化CCL厂商转嫁的涨价压力。全球第二大的覆铜板厂商南亚亦于12月15日提高了产品价格，显示出至少2006年一季度PCB需求形式良好4.5。1.1.6 国际 国内PCB行业发展状况 目前，全球PCB产业产值占电子元件产业总产值的四分之一以上，是各个电子元件细分产业中比重最大的产业，产业规模达400亿美元。同时，由

23、于其在电子基础产业中的独特地位，已经成为当代电子元件业中最活跃的产业，2003和2004年，全球PCB产值分别是344亿美元和401亿美元，同比增长率分别为5.27%和16.47%。我国的PCB研制工作始于1956年，1963-1978年，逐步扩大形成PCB产业。改革开放后20多年，由于引进国外先进技术和设备，单面板、双面板和多层板均获得快速发展，国内PCB产业由小到大逐步发展起来。2002年，中国PCB产值超过台湾，成为第三大PCB产出国。2003年，PCB产值和进出口额均超过60亿美元，成为世界第二大PCB产出国。我国PCB产业近年来保持着20%左右的高速增长，并预计在2010年左右超过日

24、本，成为全球PCB产值最大和技术发展最活跃的国家。 从产量构成来看，中国PCB产业的主要产品已经由单面板、双面板转向多层板，而且正在从46层向68层以上提升。随着多层板、HDI板、柔性板的快速增长，我国的PCB产业结构正在逐步得到优化和改善。 然而，虽然我国PCB产业取得长足进步，但目前与先进国家相比还有较大差距，未来仍有很大的改进和提升空间。首先，我国进入PCB行业较晚，没有专门的PCB研发机构，在一些新型技术研发能力上与国外厂商有较大差距。其次，从产品结构上来看，仍然以中、低层板生产为主，虽然FPC、HDI等增长很快，但由于基数小，所占比例仍然不高。再次，我国PCB生产设备大部分依赖进口，

25、部分核心原材料也只能依靠进口，产业链的不完整也阻碍了国内PCB系列企业的发展脚步。 1.1.7 PCB的行业总评 作为用途最广泛的电子元件产品，PCB拥有强大的生命力。无论从供需关系上看还是从历史周期上判断，2006年初是行业进入景气爬坡的阶段，下游需求的持续强劲已经逐层次拉动了PCB产业链上各厂商的出货情况，形成至少在2006年一季度“淡季不淡”的局面。将行业评级由“回避”上调到“良好”。2 PCB的结构及其在电子工业中的应用2.1 PCB的结构印制电路板（PCB）的常见结构可以分为单层板、双层板和多层板三种。 2.1.1 单层板 单层板是只有一个面敷铜，另一面没有敷铜的电路板。元器件一般情

26、况是放置在没有敷铜的一面，敷铜的一面用于布线和元件焊接。 2.1.2 双层板 双层板是一种双面敷铜的电路板，两个敷铜层通常被称为顶层和底层，两个敷铜面都可以布线，顶层一般为放置元件面，底层一般为元件焊接面。 2.1.3 多层板 多层板就是包括多个工作层面的电路板，除了有顶层和底层之外还有中间层，顶层和底层与双层面板一样，中间层可以是导线层、信号层、电源层或接地层，层与层之间是相互绝缘的，层与层之间的连接往往是通过孔来实现的。以四层板为例。这个四层板除了具有顶层和底层之外，内部还具有一个地层和一个四层板PCB6。2.2 PCB在电子工业中的应用 该套设备是为了满足电路板的小批量生产、科研、教学、

27、实训及打样的需求，同时，还可以满足学校课题设计、毕业设计、电子设计竞赛以及实验和试验的过程中，做单个或个别电路板的加工。设备特点：制作双面PCB电路板方便快捷该套设备制作一块PCB板仅需要几十分钟，让设计人员的灵感立刻变成实物，同时也避免了传统做法过程中，单块电路板的价格高、成本高和周期长的缺陷。双面PCB制造系统多功能性该套设备中的核心设备电路板刻制机可制作数字，模拟，数模混合电路板；也可加工射频微波电路板；可以刻制铝质，塑料面板，铭牌，可以刻制聚酰亚胺柔性材料，在微波电路上挖盲槽；可以准确控制深度雕铣材料，对已装配元件的电路板进行修理，分切等，其强大的功能得到了众多用户所认可和满意。 PC

28、B制板系统高精度最小导线宽度：0.1mm(4mils)；最小绝缘间距：0.1mm(4mils)；钻孔最小孔径：0.15mm(6mils)；传动分辨率：0.25um(0.01mil)，完全彰显了系出名门的品质。 PCB制版系统直观性强整个制作过程清晰可见，更加适合教学演示的要求。 PCB制作设备高稳定性该套设备中核心设备为德国进口设备，经久耐用，特别是具有全自动换刀功能，使加工的整个过程更加精确和方便。 PCB制作系统高性价比整套设备配置合理，价格优惠，是质优价廉的绝佳组合。教学PCB制版设备设备详细参数见附录。3 PCB设计流程一般PCB基本设计流程如下：前期准备-PCB结构设计-PCB布局-

29、布线-布线优化和丝印-网络和DRC检查和结构检查-制版7。3.1 前期准备这包括准备元件库和原理图。“工欲善其事，必先利其器”，要做出一块好的板子，除了要设计好原理之外，还要画得好。在进行PCB设计之前，首先要准备好原理图SCH的元件库和PCB的元件库。元件库可以用peortel自带的库，但一般情况下很难找到合适的，最好是自己根据所选器件的标准尺寸资料自己做元件库。原则上先做PCB的元件库，再做SCH的元件库。PCB的元件库要求较高，它直接影响板子的安装；SCH的元件库要求相对比较松，只要注意定义好管脚属性和与PCB元件的对应关系就行。PS：注意标准库中的隐藏管脚。之后就是原理图的设计，做好后

30、就准备开始做PCB设计了。3.2 PCB结构设计这一步根据已经确定的电路板尺寸和各项机械定位，在PCB设计环境下绘制PCB板面，并按定位要求放置所需的接插件、按键/开关、螺丝孔、装配孔等等。并充分考虑和确定布线区域和非布线区域（如螺丝孔周围多大范围属于非布线区域）。3.3 PCB布局布局说白了就是在板子上放器件。这时如果前面讲到的准备工作都做好的话，就可以在原理图上生成网络表（Design-Create Net list），之后在PCB图上导入网络表（Design-Load Nets）。就看见器件哗啦啦的全堆上去了，各管脚之间还有飞线提示连接。然后就可以对器件布局了。一般布局按如下原则进行：1

31、按电气性能合理分区，一般分为：数字电路区(即怕干扰、又产生干扰)、模拟电路区(怕干扰)、功率驱动区（干扰源）；2完成同一功能的电路，应尽量靠近放置，并调整各元器件以保证连线最为简洁；同时，调整各功能块间的相对位置使功能块间的连线最简洁；3对于质量大的元器件应考虑安装位置和安装强度；发热元件应与温度敏感元件分开放置，必要时还应考虑热对流措施；4I/O驱动器件尽量靠近印刷板的边、靠近引出接插件；5时钟产生器（如：晶振或钟振）要尽量靠近用到该时钟的器件；6在每个集成电路的电源输入脚和地之间，需加一个去耦电容（一般采用高频性能好的独石电容）；电路板空间较密时，也可在几个集成电路周围加一个钽电容；7继电

32、器线圈处要加放电二极管（1N4148即可）； 8布局要求要均衡，疏密有序，不能头重脚轻或一头沉需要特别注意:在放置元器件时，一定要考虑元器件的实际尺寸大小（所占面积和高度）、元器件之间的相对位置，以保证电路板的电气性能和生产安装的可行性和便利性同时，应该在保证上面原则能够体现的前提下，适当修改器件的摆放，使之整齐美观，如同样的器件要摆放整齐、方向一致，不能摆得“错落有致”。这个步骤关系到板子整体形象和下一步布线的难易程度，所以一点要花大力气去考虑。布局时，对不太肯定的地方可以先作初步布线，充分考虑。3.4 布线布线是整个PCB设计中最重要的工序。这将直接影响着PCB板的性能好坏。在PCB的设计

33、过程中，布线一般有这么三种境界的划分：首先是布通，这时PCB设计时的最基本的要求。如果线路都没布通，搞得到处是飞线，那将是一块不合格的板子，可以说还没入门。其次是电器性能的满足。这是衡量一块印刷电路板是否合格的标准。这是在布通之后，认真调整布线，使其能达到最佳的电器性能。接着是美观。假如你的布线布通了，也没有什么影响电器性能的地方，但是一眼看过去杂乱无章的，加上五彩缤纷、花花绿绿的，那就算你的电器性能怎么好，在别人眼里还是垃圾一块。这样给测试和维修带来极大的不便。布线要整齐划一，不能纵横交错毫无章法。这些都要在保证电器性能和满足其他个别要求的情况下实现，否则就是舍本逐末了。布线时主要按以下原则

34、进行：一般情况下，首先应对电源线和地线进行布线，以保证电路板的电气性能。在条件允许的范围内，尽量加宽电源、地线宽度，最好是地线比电源线宽，它们的关系是：地线电源线信号线，通常信号线宽为：0.20.3mm，最细宽度可达0.050.07mm，电源线一般为1.22.5mm。对数字电路的PCB可用宽的地导线组成一个回路,即构成一个地网来使用（模拟电路的地则不能这样使用）；预先对要求比较严格的线（如高频线）进行布线，输入端与输出端的边线应避免相邻平行，以免产生反射干扰。必要时应加地线隔离，两相邻层的布线要互相垂直，平行容易产生寄生耦合；振荡器外壳接地，时钟线要尽量短，且不能引得到处都是。时钟振荡电路下面

35、、特殊高速逻辑电路部分要加大地的面积，而不应该走其它信号线，以使周围电场趋近于零；尽可能采用45o的折线布线，不可使用90o折线，以减小高频信号的辐射；（要求高的线还要用双弧线）；任何信号线都不要形成环路，如不可避免，环路应尽量小；信号线的过孔要尽量少； 关键的线尽量短而粗，并在两边加上保护地；通过扁平电缆传送敏感信号和噪声场带信号时，要用“地线-信号-地线”的方式引出；关键信号应预留测试点，以方便生产和维修检测用；原理图布线完成后，应对布线进行优化；同时，经初步网络检查和DRC检查无误后，对未布线区域进行地线填充，用大面积铜层作地线用,在印制板上把没被用上的地方都与地相连接作为地线用。或是做

36、成多层板，电源，地线各占用一层8.9。3.5 布线优化和丝印“没有最好的，只有更好的”！不管你怎么挖空心思的去设计，等你画完之后，再去看一看，还是会觉得很多地方可以修改的。一般设计的经验是：优化布线的时间是初次布线的时间的两倍。感觉没什么地方需要修改之后，就可以铺铜了（Place-polygon Plane）。铺铜一般铺地线（注意模拟地和数字地的分离），多层板时还可能需要铺电源。时对于丝印，要注意不能被器件挡住或被过孔和焊盘去掉。同时，设计时正视元件面，底层的字应做镜像处理，以免混淆层面。3.6 网络和DRC检查和结构检查首先，在确定电路原理图设计无误的前提下，将所生成的PCB网络文件与原理图

37、网络文件进行物理连接关系的网络检查（NETCHECK），并根据输出文件结果及时对设计进行修正，以保证布线连接关系的正确性；网络检查正确通过后，对PCB设计进行DRC检查，并根据输出文件结果及时对设计进行修正，以保证PCB布线的电气性能。最后需进一步对PCB的机械安装结构进行检查和确认。3.7 制版在此之前，最好还要有一个审核的过程。PCB设计是一个考心思的工作，谁的心思密，经验高，设计出来的板子就好。所以设计时要极其细心，充分考虑各方面的因数（比如说便于维修和检查这一项很多人就不去考虑），精益求精，就一定能设计出一个好板子。4 PCB的设计原则 4.1 元件的布局规则 4.1.1 元件排列规则

38、 1.在通常条件下,所有的元件均应布置在印制电路的同一面上，只有在顶层元件过密时，才能将一些高度有限并且发热量小的器件，如贴片电阻、贴片电容、贴IC等放在底层。 2.在保证电气性能的前提下，元件应放置在栅格上且相互平行或垂直排列，以求整齐、美观，一般情况下不允许元件重叠；元件排列要紧凑，输入和输出元件尽量远离。 3.某元器件或导线之间可能存在较高的电位差，应加大它们的距离，以免因放电、击穿而引起意外短路。 4.带高电压的元件应尽量布置在调试时手不易触及的地方。 5.位于板边缘的元件，离板边缘至少有2个板厚的距离 。 6.元件在整个板面上应分布均匀、疏密一致。 4.1.2 按照信号走向布局原则

39、1.通常按照信号的流程逐个安排各个功能电路单元的位置，以每个功能电路的核心元件为中心，围绕它进行布局。 2.元件的布局应便于信号流通，使信号尽可能保持一致的方向。多数情况下，信号的流向安排为从左到右或从上到下，与输入、输出端直接相连的元件应当放在靠近输入、输出接插件或连接器的地方。 4.1.3 防止电磁干扰 1.对辐射电磁场较强的元件，以及对电磁感应较灵敏的元件，应加大它们相互之间的距离或加以屏蔽，元件放置的方向应与相邻的印制导线交叉。 2.尽量避免高低电压器件相互混杂、强弱信号的器件交错在一起。 3.对于会产生磁场的元件，如变压器、扬声器、电感等，布局时应注意减少磁力线对印制导线的切割，相邻

40、元件磁场方向应相互垂直，减少彼此之间的耦合。 4.对干扰源进行屏蔽，屏蔽罩应有良好的接地。 5.在高频工作的电路，要考虑元件之间的分布参数的影响。 4.1.4. 抑制热干扰 1.对于发热元件，应优先安排在利于散热的位置，必要时可以单独设置散热器或小风扇，以降低温度，减少对邻近元件的影响。 2.一些功耗大的集成块、大或中功率管、电阻等元件，要布置在容易散热的地方，并与其它元件隔开一定距离。 3.热敏元件应紧贴被测元件并远离高温区域，以免受到其它发热功当量元件影响，引起误动作。 4.双面放置元件时，底层一般不放置发热元件。 4.1.5.可调元件的布局 对于电位器、可变电容器、可调电感线圈或微动开关

41、等可调元件的布局应考虑保护的地方，同时也要考虑器件布局的整体密度，做到疏密均匀。 5. 需经常更换的元件能否方便地更换，插件板插入设备是否方便。应保证经常更换的整机的结构要求，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；若是机内调节，则应放置在印制电路板于调节的地方。 关于PCB元器件布局检查规则 ： PCB布板过程中，对系统布局完毕以后，要对PCB图进行审查，看系统的布局是否合理，是否能够达到最优的效果。通常可以从以下若干方面进行考察： 1. 系统布局是否保证布线的合理或者最优，是否能保证布线的可靠进行，是否能保证电路工作的可靠性。在布局的时候需要对信号的走向以及电源和地线网络

42、有整体的了解和规划。 2. 印制板尺寸是否与加工图纸尺寸相符，能否符合PCB制造工艺要求、有无行为标记。这一点需要特别注意，不少PCB板的电路布局和布线都设计得很漂亮、合理，但是疏忽了定位接插件的精确定位，导致设计的电路无法和其他电路对接。 3. 元件在二维、三维空间上有无冲突。注意器件的实际尺寸，特别是器件的高度。在焊接免布局的元器件，高度一般不能超过3mm。 4. 元件布局是否疏密有序、排列整齐，是否全部布完。在元器件布局的时候，不仅要考虑信号的走向和信号的类型、需要注意或者元器件的更换和接插的方便和可靠。 6. 调整可调元件是否方便。 7. 热敏元件与发热元件之间是否有适当的距离。 8.

43、 在需要散热的地方是否装有散热器或者风扇，空气流是否通畅。应注意元器件和电路板的散热。 9. 信号走向是否顺畅且互连最短。 10. 插头、插座等与机械设计是否矛盾。 11. 线路的干扰问题是否有所考虑。 12. 电路板的机械强度和性能是否有所考虑。 13. 电路板布局的艺术性及其美观性。 4.2 布线规则4.2.1 PCB布线工艺要求1线 一般情况下，信号线宽为0.3mm(12mil)，电源线宽为0.77mm(30mil)或1.27mm(50mil)；线与线之间和线与焊盘之间的距离大于等于0.33mm(13mil)，实际应用中，条件允许时应考虑加大距离；布线密度较高时，可考虑（但不建议）采用I

44、C脚间走两根线，线的宽度为0.254mm(10mil)，线间距不小于0.254mm(10mil)。特殊情况下，当器件管脚较密，宽度较窄时，可按适当减小线宽和线间距。2 焊盘（PAD） 焊盘（PAD）与过渡孔（VIA）的基本要求是：盘的直径比孔的直径要大于0.6mm；例如，通用插脚式电阻、电容和集成电路等，采用盘/孔尺寸1.6mm/0.8mm（63mil/32mil），插座、插针和二极管1N4007等，采用1.8mm/1.0mm（71mil/39mil）。实际应用中，应根据实际元件的尺寸来定，有条件时，可适当加大焊盘尺寸；PCB板上设计的元件安装孔径应比元件管脚的实际尺寸大0.20.4mm左右。

45、3 过孔（VIA） 一般为1.27mm/0.7mm(50mil/28mil)；当布线密度较高时，过孔尺寸可适当减小，但不宜过小，可考虑采用1.0mm/0.6mm(40mil/24mil)。4 焊盘、线、过孔的间距要求PAD and VIA：0.3mm（12mil）PAD and PAD：0.3mm（12mil）PAD and TRACK：0.3mm（12mil）TRACK and TRACK：0.3mm（12mil）密度较高时：PAD and VIA：0.254mm（10mil）PAD and PAD：0.254mm（10mil）PAD and TRACK：0.254mm（10mil）TRAC

46、K and TRACK：0.254mm（10mil）10。4.3 接地规则“地”通常被定义为一个等位点，用来作为两个或更多系统的参考电平。信号地的较好定义是一个低阻抗的路径，信号电流经此路径返回其源。我们主要关心的是电流，而不是电压。在电路中具有有限阻抗的两点之间存在电压差，电流就产生了。在接地结构中的电流路径决定了电路之间的电磁耦合。因为闭环回路的存在，电流在闭环中流动，所以产生了磁场。闭环区域的大小决定着磁场的辐射频率，电流的大小决定着噪声的幅度。在实施接地方法时存在两类基本方法：单点接地技术和多点接地技术。在每套方案中，又可能采用混合式的方法。针对某一个特殊的应用，如何选择最好的信号接地

47、方法取决于设计方案。只要设计者依据电流流量和返回路径的概念，就可以以同时采用几种不同的方法综合加以考虑。4.3.1 单点接地技术单点接地连接是指在产品的设计中，接地线路与单独一个参考点相连。这种严格的接地设置的目的是为了防止来自两个不同子系统( 有不同的参考电平) 中的电流与射频电流经过同样的返回路径，从而导致共阻抗耦合。当元件、电路、互连等都工作在1MHz 或更低的频率范围内时，采用单点接地技术是最好的，这意味着分布传输阻抗的影响是极小的。当处于较高频率时，返回路径的电感会变得不可忽视。当频率更高时，电源层和互连走线的阻抗更显著，如果线路长度是信号1/4 波长的奇数倍(该波长依据周期信号上升

48、沿速率确定) ，这些阻抗就可以变得非常大。在电流返回径中存在有限阻抗，就会产生电压降，随之就产生了不希望有的射频电流。由于RF 时阻抗影响显著，这些走线和接地导体就像环形天线一样工作，辐射能量的大小取决于环路的大小。一个卷曲的环路，不管其形状如何，依然是一个天线。就是由于这个原因，当频率高于1MHz 时通常不再采用单点接地技术。在图一中，展示了单点接地技术的两种方式: 串联接地和并联接地。串联接地是一个串级链结构，这种结构允许各个子统的接地参考之间共阻抗耦合。当频率高于1MHz 时这是不合理的。这个图只画出了接地线路中的电感，而分布电容在这3 个接地电路中也是存在的。当电感和电容同时存在时，就

49、会产生谐振。对于这种结构，可能有3 种不同的谐振。对于串联接地来说，通过最后返回路径L1 的总电流是I1+I2+I3 I1（VA）和I3（VC）的电压也不是零，而是由下面的式子来定义的。 Fig 1 Alone groundingVA=（I1+I2+I3） L1VC=（I1+I2+I3） L1+（I2+I3）L2+（I3） L3对于这种广泛采用的结构来说，很大的电流在有限阻抗上会产生一个电压降。电路和基准结构之间的电压参考值可能足够使系统不能如预期的那样工作。在设计阶段，设计者必须注意到采用单点接地的串联接地技术中所隐藏的问题。如果存在多种不同功率等级的电路，那么就不能采用这种接地技术，因为大

50、功率电路产生大的回地电流，将影响低功率器件和电路。如果说一定要采取这种接地方法，那么最敏感的电路必须直接设置在电源输入位置处，并且尽量远离低功率器件和电路。更好的单点接地方法是并联接地。然而使用这种方式有一个缺点，那就是因为每个电流返回路径可能有不同的阻抗而导致接地噪声电压的加剧。如果多个印刷电路板组合使用，或在一个最终产品中使用多个子组合体，那么某一条回路或许会很长，特别是如果这些线用互连的方式使用。这些地线也许还会存在一个很大的阻抗，这就会损坏低阻接地连接的期望效果。当多个印刷电路板采用这种并行方式连接到一起时，原以为严格接地会解决问题，但事实证明产品不能通过辐射检验。像串联连接一样，在每

51、个电路到地中也存在分布电容，设计者在使用这种布局时，应使每条回地路径上的电感值大致相同，虽然实际情况很难做到。这样，每个电路与地之间的谐振就应该是大致相同的，从而对电路运行的影响不会出现多谐振。使用单点接地技术的另一个问题是辐射耦合。这种现象可能会在导线之间，导线与印刷电路板之间或者导线与外壳之间产生。除了射频辐射耦合外，也可能发生串扰，这取决于电流返回路径之间物理间距的大小。这种耦合可能以电容也可能以电感的形式发生。串扰存在的程度取决于返回信号的频率范围，高频元件比低频元件的辐射更严重。单点接地技术常见于音频电路、模拟设备、工频及直流电源系统，还有塑料封装的产品。虽然单点接地技术通常在低频采

52、用，但有时它也应用于高频电路或系统中，当设计者们清楚不同的接地结构中存在的所有有关电感的问题时，这种应用是可行的。4.3.2 多点接地技术高频设计时为使接地阻抗最小，机座接地一般要使用多个连接点并将其连接到一个公共参考点上。多点接地之所以能减小射频电流返回路径的阻抗是因为有很多的低阻抗路径并联。低平面阻抗主要是由于电源和接地平板的低电感特性或在机座参考点上附加低阻抗的接地连接。当在多层P C B 中使用低阻抗接地平板，或在PCB 与金属机座之间使用底座接地引线时，就像单点接地一样，应让走线( 或导线) 长度尽量短，以便使引线电感极小化。在甚高频电路中，接地引线的长度必须远小于1im。在低频电路

53、中，因为所有电路的地电流流经公共的接地阻抗或接地平面，所以应避免采用多点接地。这个接地平面的公共阻抗可以通过在材料表面采用不同的电镀工艺予以减小。增加这个平板的厚度对减少其阻抗是毫无用处的，因为射频电流只流其表层。通用的经验法则是，对于低于1MHz 的频率来说，优选单点接地。假设信号是上升沿长、频率低的信号，频率介于1MHz 到10MHz 之间，这时也只有当最长的走线或接地引线长小于波长的1/20 时，才可用单点接地，而且每条走线的线长都应考虑在内。多点接地可以减少噪音产生电路与0V 参考点之间的电感，原因是存在许多并行RF 电流回路，如图二所示。即使在0 V 参考点上有许多并联接地线，仍旧可

54、能会在两个接地引线之间产生接地环路。这些接地环路容易感应ESD磁场能量或者容易产生EMI 辐射。为了防止接地引线之间产生环流，有二点是重要的，一是测量接地引线之间的距离，二是采用在两个接地引线之间的物理距离不能超过被接地的电路部分中的最高频率信号波长的1/20。在甚高频电路中，元件接地引线的长度要尽可能短。短于0.020in(0.005mm)的走线为电路增加的电感大致为每英寸1520nH(取决于线路长度)。 Fig 2 Erery where grounding4.3.3 混和或选择接地混和接地结构是单点接地和多点接地的复合。在PCB 中存在高低频混和频率时，常使用这种结构。图三提供了两种混和

55、接地方法。对于电容耦合型电路，在低频时呈现单点接地结构，而在高频时呈现多点接地状态。这是因为电容将高频R F 电流分流到了地。这种方法成功的关键在于清楚使用的频率和接地电流预期流向。在接地拓扑结构中使用电容和电感，使我们能用一种优化设计的方式控制射频电流。通过确定射频电流要通过的路径，可以控制PCB 的布线。对射频电流回路缺乏认识可能导致辐射或敏感度方面的问题。Fig 3 Mix grounding4.3.4模拟电路接地许多模拟电路工作在低频状态下，对于这些灵敏的电路，单点接地是最好的接地方式。接地的主要目的是防止来自其它噪声元件( 如数字逻辑器件、电动机、电源、继电器) 的大接地电流争用敏感

56、的模拟地线。模拟接地所要求的无噪声度依赖于模拟输入的灵敏度。例如，对于低电平的模拟放大器，要求10V输入信号的会比要求10V输入信号的更易受干扰。因此，10V输入的放大需要一个干净的接地系统。对于高电平的模拟电路，接地要求不非常严格。4.3.5 数字电路接地因为高频电流是由接地噪声电压和数设备布线区域的压降产生的，所以在高速数字电路中优先使用多点接地。它的主要目的是建立一个统一电位共模参考系统。因为寄生参数改变了预期的接地路径，所以单点接地不能有效地发挥作用。只要保持一个低的接地参考阻抗，接地环路通常不会出现数字问题。许多数字环路并不会要求具有滤波作用的接地参考源。数字电路具有几百毫伏的噪声容限，并且能够承受数十到数百毫伏的接地噪声梯度。在多层板中的接地“镜像”平面最适合信号电流。而为了控制共模回流产生的损耗，机壳应使用多点接地9。4.4接地的处理4.4.1 电源、地线的处理 既使在整个PCB板中的布线完成得都很好，但由于电源、 地线的考虑不周到而引起的干扰，会使产品的性能下降，有时甚至影响到产品的成功率。所以对电、 地线的布线要认真对待，把电、地线所产生的噪音干扰降到最低限度，以保证产品的质量。 对每个从事电子产品设计的工程人员来说都明白地线与电源线之间噪音所产生的原因， 现只对