一塊印刷電路板（PCB）只能做很多事情。我們已經看到了微型化的進步，以及可以在單個芯片上壓縮的晶體管數量的穩定增長。電氣系統設計看起來比以往任何時候都更加復雜，并且似乎并沒有變得更加容易。諸如EMI問題，散熱限制以及電路復雜性整體上升等因素已使多板PCB設計成為工業上的必需品。

多板PCB系統是任何需要多個PCB協同工作的設計。從分區到板內連接，再到3D設計注意事項，以及降低EMI（電磁干擾）的技巧，讓我們深入研究電氣系統中的常見組件放置策略。

分區：PCB系統和子系統

PCB分區（不要與用于存儲目的的硬盤驅動器的數字分區混淆）是關于基于功能對組件進行物理分組。每個功能子系統都可以看作是一組組件及其支持電路。

例如，您的典型主板可以進一步細分為許多功能單元，例如處理器時鐘邏輯，總線控制器，總線接口，內存，視頻/音頻處理模塊和外圍設備（輸入/輸出）。

在多板PCB設計的背景下，分區后可以將組件重構到不同的板上。這樣做可能有很多原因，其中包括：

lEMC（電磁兼容性）：通過諸如分離模擬電路和數字電路之類的最佳實踐來減輕EMI的關注（我們將在本文后面深入探討更多此類EMI降低技術）。

l成本：對于需要更昂貴的多層板體系結構的功能電路，使用可以連接到主板的較小的板可能會更便宜。

l模塊化：在設計多個產品時，通過將模塊化標準化單元整合到設計中，可以節省業務時間和金錢，并允許您根據需要向底板添加功能（例如Arduino芯片組中的防護罩）。

l3D空間：僅僅因為您可以將所有電路安裝到單個標準的10“ x 16” PCB（大約是披薩盒的大小）上，并不意味著這對于設備外殼的物理尺寸和形狀是可行的。

在解決特定問題時，電氣系統設計涉及很多技巧和創造力，這些特定問題迫使具有自己的電壓和電流屬性的整個組件組合為一個功能正常的設計。

電氣系統設計和板內連接

確定電氣系統的連接器不僅僅是確定哪種方法最適合您的可用生產預算。連接器是多面的，在某些特定的設計情況下，當您處理特定的電源需求時，連接器可能成敗。

板內連接器是多板PCB設計的基石。快速瀏覽一下不同類型的板內連接：

l板對板：公/母，針腳/插座接頭是最常見的板對板連接器類型。它們往往成本低廉，并且不適用于高速電路。但是，您可以使用更多的引腳數和多個引腳來處理更大的電流消耗。一個好的經驗法則是要牢記制造商的每個引腳的額定電流處理能力。

l卡邊緣連接器：可以將從一塊板的邊緣引出的跡線插入另一塊板上的匹配插槽中，以使兩塊板彼此垂直。卡邊緣連接器通常用作母板，背板或轉接卡上的擴展插槽，而PCI-e（外圍組件互連Express）插槽則用于為計算機增加更多RAM。直接與板上走線接觸的耐腐蝕金觸點使其非常適合高速數字信號電路。

l板對線束：在許多情況下，可能需要將電纜和電線連接到板上。服務器房間特有的FFC（柔性薄膜電纜），FPC（柔性印刷電纜）和帶狀連接器就是最好的例子。

l直接焊接：城堡形通孔允許您創建可以輕松焊接在一起的PCB模塊。這些對于將小型無線模塊連接到較大的板上特別受歡迎。只要確保遵循高焊接標準，例如IPC-A-610或J-STD-001。

無論您的設計需要創建彼此堆疊的PCB塔，還是將板滑入機架或背板，確保您能夠在組成產品的不同板之間建立牢固的連接都非常重要。

降低高速電路中的EMI

EMC / EMI問題是多板PCB設計背后的主要驅動力之一。產生EMI所需要的只是能量和天線。對高性能電子產品的需求意味著高速信號電路將在未來幾年變得越來越普遍。

多板設計為您提供了更多空間來適應EMI / EMC最佳實踐。諸如將模擬信號和數字信號分開，避免在狹窄的板上形成直角走線之類的事情，以及根據需要經濟高效地使用多層板。同時，多板設計也帶來了新的問題，要求您將分析范圍從單板擴展到板與整個系統之間的連接。

結合3D設計考慮因素

多板設計就像是昂貴的3D拼圖。組成系統的每個板都必須裝入物理外殼或機箱中。沒有什么比起草“完美的” CAD工程圖，購買所有的電路板，零件和連接器更糟糕的了，只是發現在組裝當天您并沒有正確獲得所有3D間隙。更糟糕的是，沒有為適當的通風留出足夠的空間，會使您的產品受熱相關的性能下降。而且，我們甚至還沒有完全了解EMI的物理現實。

幸運的是，我們現在生活在一個存在軟件的時代，該軟件可以幫助設計人員跟蹤所有這些“令人困惑的部分”。設計人員現在可以采用整體方法進行多板PCB設計，對所有板，連接器，電纜，插座和其他結構進行信號完整性分析。