上海潤欣科技股份有限公司創研社

引言

隨著電子產品的不斷發展，對產品的要求越來越高，不僅要求產品性能好而且要求產品的美觀性，便捷性。這對于產品設計者來說，就轉化為PCB的尺寸越來越小，器件密度越來越高，PCB的設計難度也越來越高，怎樣在有限的時間內實現優秀的PCB設計呢?本文就來談談一款優秀的PCB設計的要點。

PCB設計—前期準備

在著手PCB layout工作之前，一定要清楚的做到以下幾點：

1. 畫好原理圖

熟讀主芯片的數據手冊，清楚各管腳的功能及電氣特性是畫好原理圖的基礎。好的原理圖在后續調試電路時更便于工程師工作，所以我們要養成在原理圖上做標注的習慣，把在layout設計中應注意的問題標注在原理圖上。在設計原理圖的時候做到模塊化，把不同功能，不同模塊的電路整理劃分在不同頁，無論是讀圖還是重復使用都能明顯減少工作量。

2.元器件封裝庫的準備

常見的阻容感封裝，畫圖工具中都會自帶標準的，我們只需檢查我們所需的封裝尺寸是否符合要求即可。其他的主芯片、外圍的芯片及連接器的封裝，我們就要根據資料里的封裝尺寸自己建立，建立封裝用的單位一定要和PCB設計用的設計單位一致，（mm/mil）；減少因單位換算引起的設計誤差。

3.評估PCB的疊層

根據所要求的PCB尺寸和設計走線的難易程度來評估PCB的疊層，綜合制板成本和難度等各方面因素，選擇最佳的層數及板層順序。

就拿wifi芯片來說，片上系統集成度高，一個主芯片少則幾十個管腳，多則上百個管腳，這時我們就要重點關注比如通訊總線、DDR總線等特殊信號線的種類和數量，整個PCB的布線密度，從而確定PCB的信號層的層數，然后根據電源的種類，隔離和抗干擾的要求來確定內電層的數目。常見的4層板的wifi產品各層之間的放置順序為signal_1（top）--> GND(inner_1)—> POWER (inner_2)-- >Signal_2(Bottom) .TOP層用來放置元器件，inner_1為完整的地。

PCB設計—布局

布局的好壞直接會影響到PCB設計的工作效率，好的布局可以讓后續的布線工作變得非常簡單。前期準備工作中，我們已經生成了網絡表且建好了元器件庫，這時，我們只需要在PCB中導入網絡表，所有的器件就會出現在PCB中。我們就可以遵循以下幾個設計原則來布局元器件了：

1.元器件盡量布局在同一平面。

2.定位孔、連接器、螺絲孔等機械定位器件先按固定要求布局并確定位置，不能再移動。主芯片的位置也要優先確定好！

3.布局模塊化

按照不同功能，不同電氣特性把各元器件分區放好，模擬數字分開，電源信號分開，發熱器件和易感器件分開，體積較大的器件不能靠邊，射頻信號的屏蔽等等。

4.電源部分電容布局：濾波電容的擺放規則是“先大后小”。在高速IC芯片的電源管腳，需要足夠多的去耦電容，且要靠近芯片管腳擺放，否則就起不到去耦的作用。

5.通信總線布局：通信總線都有走線盡量直且短的要求，芯片與芯片之間的位置擺放關系。做到交叉走線最少。

6.RF布局：要求器件緊促擺放，發射鏈路器件和接收鏈路器件盡可能遠離，遠離敏感信號（比如晶體）減少干擾。天線與天線之間盡可能遠距離擺放，滿足最小隔離度。

7.布局要均衡，疏密有序。

最后，需要注意的是，在放置元器件時，要考慮生產安裝及后續調試的可行性及便利性，在保證以上原則能實現的前提下，適當修改器件的擺放，同樣的器件方向一致等。

PCB設計—布線

在基本完成元器件的布局后，就可以布線了。

1.確定禁布區，PCB板邊≤40mil區域內，安裝孔附近，禁止布線。

2.確定布線順序及走線線寬：布線順序應先電源線、再有特殊要求的信號線。地線線寬>電源線線寬>信號線線寬；電源線寬要盡可能的寬，通常情況下，電源線寬要≥2倍的載流線寬。常溫下1A的電流建議走20mil線寬。信號線的最小線寬4mil。

3.特殊要求信號線走線：差分信號要成對走線，盡量平行靠近，并且長短相差不大，盡量少打孔。相同屬性的總線要等長，且每對總線或差分對之間要有地保護。

4.每層信號線走線方向與相鄰板層的走線方向要成垂直方向，且防止信號線在不同層之間形成自環。

5. 同一網絡的布線寬度應保持一致，線寬的變化會造成線路特性阻抗的不均勻，當傳輸的速度較高時會產生反射。

6.晶體布線：晶體的輸入輸出布線盡量短，且晶體的地要直接打孔下主地。

7.RF鏈路布線：50Ω的阻抗匹配！RF走線盡量走在表層，短且直，敏感信號線遠離RF鏈路；RF鏈路下有完整的地。RF鏈路要有2-3w的禁布區。

8.鋪地：用大面積銅層作地線用,在印制板上把沒被用上的地方都與地相連接作為地線用。模擬地和數字地分開，低頻電路的地采用單點并聯接地，高頻電路采用多點串聯接地。

9.布線優化及DRC檢查：保證布線連接關系及電氣屬性的正確性！

10.審核檢查無誤后就可以出gerber打板。

以上是PCB整個設計過程需準備及注意的要點。PCB設計是一個考驗耐心的一件事，只要足夠細心、充分考慮各方面因素，綜合規則、后續可操作性等得出最優的設計方案，就可以設計出一款優秀的PCB產品。