浅谈印制电路板设计的注意事项

　　摘要：随着科学技术的发展，现代电子工业取得了长足的进步，大规模、超大规模集成电路的应用使印制电路板日趋精密和复杂，作为一个电子工程师设计电路是一项必备的硬功夫，但在设计的工程中，原理设计再完美，如果电路板设计不合理，性能将大打折扣，严重时甚至不能正常工作。本文就对一些PCB设计中应该注意的地方进行阐述。
　　关键字：电路板；设计；规则
　　中图分类号：TB237文献标识码：A
　　在设计PCB时不管用什么软件，PCB设计都会有个大致的程序，按顺序来设计会省时省力，因此我将按制作流程来介绍一下。由于Protel软件在国内的应用已相当普遍，将以此软件设计过程进行说明。设计过程中原理图设计是前期准备工作，经常见到初学者为了省事直接就去画PCB板了，这样将得不偿失，对简单的板子，如果运用的熟练，不妨可以跳过。但是对于初学者一定要按流程来，这样一方面可以养成良好的习惯，另一方面对复杂的电路也只有这样才能避免出错。在画原理图时，要注意层次的设计，最后各个文件要连接为一个整体，这同样对后续的工作有着重要意义。在制作过程中会出现看似相连实际未连（电气性能上）的情况。如果不用相关检测工具检测，万一出了问题，等板子做好了才发现就晚了。因此一定要按顺序来做。
　　原理图是根据设计的项目来的制作，只要电性连接正确就没有问题。下面我们重点讨论一下具体的制板程序中的一些问题。
　　1制作物理边框
　　封闭的物理边框对以后的元件布局、走线来说是个基本平台，也对自动布局起着约束作用，否则，从原理图过来的元件会不知所措的。但这里一定要注意精确，否则以后出现安装问题麻烦可就大了。还有就是拐角地方最好用圆弧，一方面可以避免尖角划伤工人，同时又可以减轻应力作用。
　　2元件和网络的引入
　　把元件和网络引人画好的边框中应该很简单，但是这里往往会出问题，一定要细心地按提示的错误逐个解决，例如：元件的封装形式找不到、元件网络问题、有未使用的元件或管脚等等。
　　3元件的布局
　　元件的布局与走线对产品的寿命、稳定性、电磁兼容都有很大的影响，是应该特别注意的地方。一般来说应该有以下一些原则：
　　3.1放置顺序
　　在放置时应先放置与结构有关的固定位置的元器件，如电源插座、指示灯、开关、连接件之类，这些器件放置好后用软件的LOCK功能将其锁定，使之以后不会被误移动。再放置线路上的特殊元件和大的元器件，如发热元件、变压器、IC等。最后放置小器件。
　　3.2散热
　　元件布局还要特别注意散热问题。对于大功率电路，应该将那些发热元件如功率管、变压器等尽量靠边分散布局放置，便于热量散发，不要集中在一个地方，也不要高电容太近以免使电解液过早老化。
　　4布线
　　在PCB设计中，布线是完成产品设计的重要步骤，在整个PCB中，以布线的设计过程限定最高，技巧最细、工作量最大。PCB布线有单面布线、双面布线及多层布线。布线的方式也有两种：自动布线及交互式布线，在自动布线之前，可以用交互式预先对要求比较严格的线进行布线，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。走线的学问每人都会有自己的体会，但还是有些通行的原则的。
　　4.1模拟与数字分开
　　一般数字电路的抗干扰能力强，TTL电路的噪声容限为0.4~0.6v，CMOS数字电路的噪声容限为电源电压的0.3~0.45倍，而模拟电路部分只要有微伏级的噪声，就足以使其工作不正常。所以两类电路应该分开布局和布线。
　　4.2特殊信号布线的处理
　　在布线时高频与低频分开，高电压与低电压分开，大电流信号、高电压信号与小信号之间应该注意隔离，隔离距离与要承受的耐压有关，通常情况下在2kv时板上要距离2mm，在此之上以比例算还要加大，例如：若要承受３kv的耐压测试，则高低压线路之间的距离应在3.5mm以上，许多情况下为避免爬电，还在印制线路板上的高低压之间开槽。大电流导线有足够的宽度，高电压线或端子间有足够的绝缘距离，有磁芯的元件要注意其磁场方向。高频数字电路走线细一些、短一些好。线圈的轴线应垂直于印制板面，以求对其他零件的干扰最小要考虑到散热器的体积以及温度对周围元件的影响。大而重的元件尽可能布置在靠近固定端，或加金属结构件固定。最好布线是相邻的导线间的电位差最小，输入电路的导线要远离输出电路的导线。印制板附近有强磁场时，地线不能做成封闭回路，以免成为一个闭合线圈而引起感生电流。电路的工作频率越高，地线应越宽，或采用大面积布铜。
　　4.3可以调节元件
　　应该放在电路板上容易调节的地方，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对应。元件放置的顺序首先放置与结构紧密配合的固定位置的元件，如电源插座、指示灯、开关和连接插件等。再放置特殊元件，例如发热元件、变压器、集成电路等。最后放置小元件，例如电阻、电容、二极管等。
　　4.4两面板布线
　　在两面板布线两面的导线宜相互垂直、斜交、或弯曲走线，避免相互平行，以减小寄生耦合；作为电路的输人及输出用的印制导线应尽量避兔相邻平行，以免发生回授，在这些导线之间最好加接地线。走线拐角尽可能大于90度，杜绝90度以下的拐角，也尽量少用90度拐角同是地址线或者数据线，走线长度差异不要太大，否则短线部分要人为走弯线作补偿。走线尽量走在焊接面，特别是通孔工艺的PCB。尽量少用过孔、跳线。
　　4.5模拟电路
　　对模拟电路来说处理地的问题是很重要的，地上产生的噪声往往不便预料，可是一旦产生将会带来极大的麻烦，对于功放电路，极微小的地噪声都会因为后级的放大对音质产生明显的影响；在高精度A/D转换电路中，如果地线上有高频分量存在将会产生一定的温漂，影响放大器的工作。这时可以在板子的４角加退藕电容，一脚和板子上的地连，一脚连到安装孔上去（通过螺钉和机壳连），这样可将此分量虑去，放大器及A/D也就稳定了。
　　4.6电磁兼容问题
　　在目前人们对环保产品倍加关注的情况下显得更加重要了。一般来说电磁信号的来源有３个：信号源，辐射，传输线。晶振是常见的一种高频信号源，在功率谱上晶振的各次谐波能量值会明显高出平均值。可行的做法是控制信号的幅度，晶振外壳接地，对干扰信号进行屏蔽，采用特殊的滤波电路及器件等。
　　5调整完善
　　完成布线后，要做的就是对文字、个别元件、走线做些调整以及敷铜（这项工作不宜太早，否则会影响速度，又给布线带来麻烦），同样是为了便于进行生产、调试、维修。
　　敷铜通常指以大面积的铜箔去填充布线后留下的空白区，可以铺GND的铜箔，也可以铺VCC的铜箔（但这样一旦短路容易烧毁器件，最好接地，除非不得已用来加大电源的导通面积，以承受较大的电流才接VCC）。包地则通常指用两根地线（TRAC）包住一撮有特殊要求的信号线，防止它被别人干扰或干扰别人。
　　如果用敷铜代替地线一定要注意整个地是否连通，电流大小、流向与有无特殊要求，以确保减少不必要的失误。
　　6检查核对网络
　　有时候会因为误操作或疏忽造成所画的板子的网络关系与原理图不同，这时检察核对是很有必要的。所以画完以后切不可急于交给制版厂家，应该先做核对，后再进行后续工作。
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