隨著智能硬件的加速崛起，電路板是許多有產(chǎn)品不可或缺的一部分，目前正是電路板行業(yè)的井噴期，而國內(nèi)對于PCB開發(fā)工程師這個(gè)職業(yè)就非常的吃香，想要成為薪資高的工程師就要完全掌握PCB專業(yè)技能知識才能。

那什么是PCB呢？PCB中文名稱為印制電路板，又稱印刷電路板、印刷線路板，是重要的電子部件，是電子元器件的支撐體，是電子元器件電氣連接的提供者。由于它是采用電子印刷術(shù)制作的，故被稱為“印刷”電路板。隨著PCB尺寸要求越來越小，器件密度要求越來越高，PCB設(shè)計(jì)的難度也越來越大。

如何實(shí)現(xiàn)PCB高的布通率以及縮短設(shè)計(jì)時(shí)間？在這簡單說說對PCB規(guī)劃、布局和布線的設(shè)計(jì)技巧。

01

確定PCB的層數(shù)

電路板尺寸和布線層數(shù)需要在設(shè)計(jì)初期確定。布線層的數(shù)量以及層疊（STack-up）方式會直接影響到印制線的布線和阻抗。板的大小有助于確定層疊方式和印制線寬度，實(shí)現(xiàn)期望的設(shè)計(jì)效果。目前多層板之間的成本差別很小，在開始設(shè)計(jì)時(shí)最好采用較多的電路層并使敷銅均勻分布。

02

設(shè)計(jì)規(guī)則和限制

要順利完成布線任務(wù)，布線工具需要在正確的規(guī)則和限制條件下工作。要對所有特殊要求的信號線進(jìn)行分類，每個(gè)信號類都應(yīng)該有優(yōu)先級，優(yōu)先級越高，規(guī)則也越嚴(yán)格。規(guī)則涉及印制線寬度、過孔的最大數(shù)量、平行度、信號線之間的相互影響以及層的限制， 這些規(guī)則對布線工具的性能有很大影響。

03

組件的布局

在最優(yōu)化裝配過程中，可制造性設(shè)計(jì)（DFM）規(guī) 則會對組件布局產(chǎn)生限制。如果裝配部門允許組件移動(dòng)，可以對電路適當(dāng)優(yōu)化，更便于自動(dòng)布線。所定義的規(guī)則和約束條件會影響布局設(shè)計(jì)。自動(dòng)布線工具一次只會考慮一個(gè)信號，通過設(shè)置布線的約束條件以及設(shè)定可布信號線的層，可以使布線工具能像設(shè)計(jì)師所設(shè)想的那樣完成布線。

如何對于電源線的布局：

①

在PCB 布局中應(yīng)將電源退耦電路設(shè)計(jì)在各相關(guān)電路附近， 而不要放置在電源部分，否則既影響旁路效果， 又會在電源線和地線上流過脈動(dòng)電流，造成竄擾。

②

對于電路內(nèi)部的電源走向，應(yīng)采取從末級向前級供電，并將該部分的電源濾波電容安排在末級附近。

③

對于一些主要的電流通道，如在調(diào)試和檢測過程中要斷開或測量電流，在布局時(shí)應(yīng)在印制導(dǎo)線上安排電流缺口。

另外，要注意穩(wěn)壓電源在布局時(shí)，盡可能安排在單獨(dú)的印制板上。當(dāng)電源與電路合用印制板時(shí)，在布局中，應(yīng)該避免穩(wěn)壓電源與電路元件混合布設(shè)或是使電源和電路合用地線。因?yàn)檫@種布線不僅容易產(chǎn)生干擾，同時(shí)在維修時(shí)無法將負(fù)載斷開，到時(shí)只能切割部分印制導(dǎo)線，從而損傷印制板。

04

組件的布局

大多數(shù)資料中都會提到電容擺放要盡量靠近芯片，多數(shù)資料都是從減小回路電感的角度來談這個(gè)擺放距離問題。但是還有一個(gè)重要的原因就是電容去耦半徑問題。 理解去耦半徑最好的辦法就是考察噪聲源和電容補(bǔ)償電流之間的相位關(guān)系。當(dāng)芯片對電流的需求發(fā)生變化時(shí)，會在電源平面的一個(gè)很小的局部區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生電壓擾動(dòng)，電容要補(bǔ)償這一電流（或電壓），就必須先感知到這個(gè)電壓擾動(dòng)。 當(dāng)擾動(dòng)區(qū)到電容的距離達(dá)到時(shí)，去耦作用失效，補(bǔ)償?shù)哪芰繜o法 及時(shí)送達(dá)。為了能有效傳遞補(bǔ)償能量，應(yīng)使噪聲源和補(bǔ)償電流的相位差盡可能的小，最好是同相位的。

例如：0.001uF陶瓷電容，如果安裝到電路板上后總的寄生電感為1.6nH，那么其安裝后的諧振頻率為125.8MHz，諧振周期為7.95ps。假設(shè)信號在電路板上的傳播速度為166ps/inch，則波長為47.9英寸。電容去耦半徑為47.9/50=0.958英寸，大約等于2.4厘米。本例中的電容只能對它周圍2.4厘米范圍內(nèi)的電源噪聲進(jìn)行補(bǔ)償，即它的去耦半徑2.4厘米。不同的電容，諧振頻率不同，去耦半徑也不同。對于大電容，因?yàn)槠渲C振頻率很低，對應(yīng)的波長非常長，因而去耦半徑很大，這也是為什么我們不太關(guān)注大電容在電路板上放置位置的原因。對于小電容，因去耦半徑很小，應(yīng)盡可能的靠近需要去耦的芯片，這正是大多數(shù)資料上都會反復(fù)強(qiáng)調(diào)的，小電容要盡可能近的靠近芯片放置。

也會有心急的工程師畫完原理圖，把網(wǎng)表導(dǎo)入PCB后就迫不及待的把器件放好，開始拉線。其實(shí)一個(gè)好的PCB布局能讓你后面的拉線工作變得簡單。每一塊板子都會有一個(gè)信號路徑，PCB布局也應(yīng)該盡量遵循這個(gè)信號路徑，讓信號在板子上可以順暢的傳輸。如果原理圖是按照模塊設(shè)計(jì)的，PCB也一樣可以。

所以對于從業(yè)的PCB設(shè)計(jì)人員有更加嚴(yán)格和更加專業(yè)的技能要求，但是目前大部分PCB工程師的現(xiàn)狀是局限在一些簡單或單一產(chǎn)品的PCB設(shè)計(jì)，沒有系統(tǒng)化PCB設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)，從而導(dǎo)致PCB工程無法自我提升或者企業(yè)成本的增加。

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