PCB设计经验（1）布局基本要领

PCB

　　在设计中，布局是一个重要的环节。布局结果的好坏将直接影响布线的效果，因此可以这样认为，合理的布局是PCB设计成功的第一步。
　　尤其是预布局，是思考整个电路板，信号流向、散热、结构等架构的过程。如果预布局是失败的，后面的再多努力也是白费。
　　1、考虑整体
　　一个产品的成功与否，一是要注重内在质量，二是兼顾整体的美观，两者都较完美才能认为该产品是成功的。
　　在一个PCB板上，元件的布局要求要均衡，疏密有序，不能头重脚轻或一头沉。
　　PCB是否会有变形？
　　是否预留工艺边？
　　是否预留MARK点？
　　是否需要拼板？
　　多少层板，可以保证阻抗控制、信号屏蔽、信号完整性、经济性、可实现性？
　　2、排除低级错误
　　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？有无定位标记？
　　元件在二维、三维空间上有无冲突？
　　元件布局是否疏密有序，排列整齐？是否全部布完？
　　需经常更换的元件能否方便的更换？插件板插入设备是否方便？
　　热敏元件与发热元件之间是否有适当的距离？
　　调整可调元件是否方便？
　　在需要散热的地方，装了散热器没有？空气流是否通畅？
　　信号流程是否顺畅且互连最短？
　　插头、插座等与机械设计是否矛盾？
　　线路的干扰问题是否有所考虑？
　　3、旁路或去耦电容
　　在布线时，模拟器件和数字器件都需要这些类型的电容，都需要靠近其电源引脚连接一个旁路电容，此电容值通常为 0.1μF。引脚尽量短，减小走线的感抗，且要尽量靠近器件。

　　在电路板上加旁路或去耦电容，以及这些电容在板上的布置，对于数字和模拟设计来说都属于基本常识，但其功能却是有区别的。在模拟布线设计中旁路电容通常用于旁路电源上的高频信号，如果不加旁路电容，这些高频信号可能通过电源引脚进入敏感的模拟芯片。一般来说，这些高频信号的频率超出模拟器件抑制高频信号的能力。如果在模拟电路中不使用旁路电容的话，就可能在信号路径上引入噪声，更严重的情况甚至会引起振动。而对于控制器和处理器这样的数字器件来说，同样需要去耦电容，但原因不同。这些电容的一个功能是用作“微型”电荷库，这是因为在数字电路中，执行门状态的切换(即开关切换)通常需要很大的电流，当开关时芯片上产生开关瞬态电流并流经电路板，有这额外的“备用”电荷是有利的。如果执行开关动作时没有足够的电荷，会造成电源电压发生很大变化。电压变化太大，会导致数字信号电平进入不确定状态，并很可能引起数字器件中的状态机错误运行。流经电路板走线的开关电流将引起电压发生变化，由于电路板走线存在寄生电感，则可采用如下公式计算电压的变化： V=Ldl/dt 其中 V=电压的变化 L=电路板走线感抗 dI=流经走线的电流变化 dt=电流变化的时间因此，基于多种原因，在供电电源处或有源器件的电源引脚处施加旁路(或去耦)电容是非常好的做法。
　　4、输入电源，如果电流比较大，建议减少走线长度和面积，不要满场跑
　　输入上的开关噪声耦合到了电源输出的平面。输出电源的MOS管的开关噪声影响了前级的输入电源。
　　如果电路板上存在大量大电流DCDC，则有不同频率，大电流高电压跳变干扰。
　　所以我们需要减小输入电源的面积，满足通流就可以。所以在电源布局的时候，要考虑避免输入电源满板跑。

　　5、电源线和地线
　　电源线和地线的位置良好配合，可以降低电磁干扰(EMl)的可能性。如果电源线和地线
　　配合不当，会设计出系统环路，并很可能会产生噪声。电源线和地线配合不当的 PCB 设计示例如图所示。在此电路板上，使用不同的路线来布电源线和地线，由于这种不恰当的配合，电路板的电子元器件和线路受电磁干扰 (EMI)的可能性比较大。

　　6、数模分离
　　在每个 PCB 设计中，电路的噪声部分和“安静”部分(非噪声部分)要分隔开。
　　一般来说，数字电路可以容忍噪声干扰，而且对噪声不敏感(因为数字电路有较大的电压噪声容限)；相反，模拟电路的电压噪声容限就小得多。两者之中，模拟电路对开关噪声最为敏感。
　　在混合信号系统的布线中，这两种电路要分隔开。

　　电路板布线的基本知识既适用于模拟电路，也适用于数字电路。一个基本的经验准则是使用不间断的地平面，这一基本准则可降低了数字电路中的 dI／dt(电流随时间的变化)效应，
　　因为 dI／dt 效应会造成地的电势并使噪声进入模拟电路。数字和模拟电路的布线技巧基本相同，但有一点除外。对于模拟电路，还要另外一点需要注意，就是要将数字信号线和地平面中的回路尽量远离模拟电路。这一点可以通过如下做法来实现：将模拟地平面单独连接到系统地连接端，或者将模拟电路放置在电路板的最远端，也就是线路的末端。这样做是为了保持信号路径所受到的外部干扰最小。对于数字电路就不需要这样做，数字电路可容忍地平面上的大量噪声，而不会出现问题。
　　7、散热考虑
　　在布局过程中，需要考虑散热风道，散热死角；热敏感器件不要放在热源风后面。优先考虑DDR这样散热困难户的布局位置。避免由于热仿真不通过，导致反复调整。

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