PCB設(shè)計(jì)流程中各步驟的具體內(nèi)容

在PCB設(shè)計(jì)中，一般采用雙面板或多面板，每一層的功能區(qū)分都很明確。在多層結(jié)構(gòu)中零件的封裝有兩種情況：一種是針式封裝，即焊點(diǎn)的導(dǎo)孔是貫穿整個(gè)電路板的；另一種是SMT封裝，其焊點(diǎn)只限于表面層。元器件的跨距是指元器件成形后的端子之間的距離。

PCB的設(shè)計(jì)流程圖

一般PCB印刷電路板的基本設(shè)計(jì)流程如下：畫原理圖、PCB物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、PCB布局、布線、布線優(yōu)化和絲印、網(wǎng)絡(luò)和DRC檢查和結(jié)構(gòu)檢查—制板。

PCB設(shè)計(jì)流程

畫原理圖

要做出一塊好的板子，除了要設(shè)計(jì)好原理之外，還要畫得好。好的原理圖的標(biāo)準(zhǔn)是原理清晰易懂?層次分明?連線很有規(guī)則等。

PCB物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在執(zhí)行這一步前，首先要明白要設(shè)計(jì)的電路板的應(yīng)用場(chǎng)合和環(huán)境。例如，實(shí)際應(yīng)用對(duì)PCB的形狀和尺寸有嚴(yán)格的規(guī)定，那么PCB的形狀和尺寸就要按照規(guī)定來制作;如果需

要對(duì)PCB有固定孔，在這一步也要將固定孔的位置確定下來，并設(shè)置禁止布線區(qū)的大小。

PCB布局

說白了就是在板子上放器件。

一般布局按如下原則進(jìn)行。

1. 按電氣性能合理分區(qū)，一般分為：數(shù)字電路區(qū)(即怕干擾?又產(chǎn)生干擾)?模擬電路區(qū)(怕干擾)?功率驅(qū)動(dòng)區(qū)(干擾源)。

2. 完成同一功能的電路，應(yīng)盡量靠近放置，并調(diào)整各元器件以保證連線最為簡(jiǎn)潔;同時(shí)，調(diào)整各功能塊間的相對(duì)位置使功能塊間的連線最簡(jiǎn)潔。

3. 對(duì)于質(zhì)量大的元器件應(yīng)考慮安裝位置和安裝強(qiáng)度;發(fā)熱元件應(yīng)與溫度敏感元件分開放置，必要時(shí)還應(yīng)考慮散熱措施。

4. I/O驅(qū)動(dòng)器件盡量靠近印刷板的邊，靠近引出接插件。

5. 時(shí)鐘產(chǎn)生器(如晶振或鐘振)要盡量靠近用到該時(shí)鐘的器件。

6. 在每個(gè)集成電路的電源輸入腳和地之間，需加一個(gè)去耦電容(一般采用高頻性能好的獨(dú)石電容);電路板空間較密時(shí)，也可在幾個(gè)集成電路周圍加一個(gè)鉭電容。

7. 繼電器線圈處要加放電二極管。

8. 布局要求要均衡，疏密有序，不能頭重腳輕或一頭沉。

需要特別注意，在放置元器件時(shí)，一定要考慮元器件的實(shí)際尺寸大小(所占面積和高度)和元器件之間的相對(duì)位置，以保證電路板的電氣性能和生產(chǎn)安裝的可行性和便利性。設(shè)計(jì)者應(yīng)該清楚電路板的安裝位置，如果安裝空間狹小，就考慮將一些較高器件折彎處理，PCB背面盡量少放器件。同時(shí)，應(yīng)該在保證上述原則能夠體現(xiàn)的前提下，適當(dāng)修改器件的擺放，使之整齊美觀，如同樣的器件要擺放整齊?方向一致，不能擺得“錯(cuò)落有致”。這個(gè)步驟關(guān)系到板子整體形象和下一步布線的難易程度，所以一定要花大力氣去考慮。布局時(shí)，對(duì)不太肯定的地方可以先做初步布線，然后充分考慮。

布線

布線是整個(gè)PCB設(shè)計(jì)中最重要的工序。這將直接影響著PCB板的性能好壞。布線有兩種方法。第一種方法是：可以在原理圖上生成網(wǎng)絡(luò)表(Design→Create Net pst)，之后在PCB圖上導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)表(Design→Load Nets)。導(dǎo)入之后就看見器件全堆上去了，各管腳之間還有飛線提示連接。然后就可以對(duì)器件布局了。第二種方法是：按照原理圖需要的器件一個(gè)一個(gè)添加。本書推薦第二種方法，因?yàn)榈谝环N方法導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)表后PCB圖上器件非常凌亂，還是要設(shè)計(jì)者一個(gè)一個(gè)地查找，效率很低。

布線時(shí)主要按以下原則進(jìn)行。

1. 一般情況下，首先應(yīng)對(duì)電源線和地線進(jìn)行布線，以保證電路板的電氣性能。在條件允許的范圍內(nèi)，盡量加寬電源?地線寬度，最好是地線比電源線寬，它們的關(guān)系是：地線>電源線>信號(hào)線，通常信號(hào)線寬為：0.2～0.3mm，最細(xì)寬度可達(dá)0.05～0.07mm，電源線一般為1.2～2.5mm。對(duì)數(shù)字電路的PCB可用寬的地導(dǎo)線組成一個(gè)回路，即構(gòu)成一個(gè)地網(wǎng)來使用(模擬電路的地則不能這樣使用)。

2. 預(yù)先對(duì)要求比較嚴(yán)格的線(如高頻線)進(jìn)行布線，輸入端與輸出端的邊線應(yīng)避免相鄰平行，以免產(chǎn)生反射干擾。必要時(shí)應(yīng)加地線隔離，兩個(gè)相鄰層的布線要互相垂直，平行容易產(chǎn)生寄生耦合。

3. 振蕩器外殼接地，時(shí)鐘線要盡量短，且不能引得到處都是。時(shí)鐘振蕩電路下面?特殊高速邏輯電路部分要加大地的面積，而不應(yīng)該走其他信號(hào)線，以便使周圍電場(chǎng)趨近于零。

4. 盡可能采用45°的折線布線，不可使用90°折線，以減小高頻信號(hào)的輻射(要求高的線還要用雙弧線)。

5. 任何信號(hào)線都不要形成環(huán)路，如不可避免，環(huán)路應(yīng)盡量小;信號(hào)線的過孔要盡量少。

6. 關(guān)鍵的線盡量短而粗，并在兩邊加上保護(hù)地。

7. 通過扁平電纜傳送敏感信號(hào)和噪聲場(chǎng)帶信號(hào)時(shí)，要用“地線—信號(hào)—地線”的方式引出。

8. 關(guān)鍵信號(hào)應(yīng)預(yù)留測(cè)試點(diǎn)，以方便生產(chǎn)和維修檢測(cè)用。

8. 原理圖布線完成后，應(yīng)對(duì)布線進(jìn)行優(yōu)化。

同時(shí)，經(jīng)初步網(wǎng)絡(luò)檢查和DRC檢查無誤后，對(duì)未布線區(qū)域進(jìn)行地線填充，用大面積銅層作為地線用，在印刷板上把空白?無用的地方都與地相連接作為地線用，或是做成多層板，電源?地線各占用一層。

布線優(yōu)化和絲印

“沒有最好的，只有更好的。”不管你怎么挖空心思的去設(shè)計(jì)，等你畫完之后，再去看一看，還是會(huì)覺得有很多地方可以修改。一般設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)是：優(yōu)化布線的時(shí)間是初次布線時(shí)間的兩倍。感覺沒什么地方需要修改之后，就可以鋪銅了(Place→polygon Plane)。鋪銅一般需要鋪地線(注意模擬地和數(shù)字地的分離)，鋪多層板時(shí)可能還需要鋪電源。對(duì)于絲印，要注意不能被器件擋住或被過孔和焊盤去掉。同時(shí)，設(shè)計(jì)時(shí)正視元件面，底層的字應(yīng)做鏡像處理，以免混淆層面。

網(wǎng)絡(luò)DRC檢查和結(jié)構(gòu)檢查

首先，在確定電路原理圖設(shè)計(jì)無誤的前提下，將所生成的PCB網(wǎng)絡(luò)文件與原理圖網(wǎng)絡(luò)文件進(jìn)行物理連接關(guān)系的網(wǎng)絡(luò)檢查(NETCHECK)，并根據(jù)輸出文件結(jié)果及時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行修正，以保證布線連接關(guān)系的正確性;網(wǎng)絡(luò)檢查正確通過后，對(duì)PCB設(shè)計(jì)進(jìn)行DRC檢查，并根據(jù)輸出文件結(jié)果及時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行修正，以保證PCB布線的電氣性能。最后需進(jìn)一步對(duì)PCB的機(jī)械安裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢查和確認(rèn)。

制板

在制板之前，最好還要有一個(gè)審核的過程。PCB設(shè)計(jì)是一個(gè)考心思的工作，要求思維嚴(yán)謹(jǐn)，經(jīng)驗(yàn)豐富。所以設(shè)計(jì)時(shí)要極其細(xì)心，充分考慮各方面的因素(比如說便于維修和檢查這一項(xiàng)很多人就不去考慮)，精益求精，就一定能設(shè)計(jì)出一個(gè)好板子。

PCB設(shè)計(jì)步驟

1.PCB設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備工作繪制原理圖，然后生成網(wǎng)絡(luò)表。當(dāng)然，如果是一個(gè)非常簡(jiǎn)單的電路圖，可以直接進(jìn)行PCB的設(shè)計(jì)。

2.進(jìn)入PCB設(shè)計(jì)系統(tǒng)根據(jù)個(gè)人習(xí)慣設(shè)計(jì)系統(tǒng)的環(huán)境參數(shù)，如格點(diǎn)的大小和類型、光標(biāo)的大小和類型等，一般來說可以采用系統(tǒng)的默認(rèn)值。

3.設(shè)置電路板的有關(guān)參數(shù)對(duì)電路板的大小、電路板的層數(shù)等進(jìn)行設(shè)置。

4.引入生成的網(wǎng)絡(luò)表網(wǎng)絡(luò)表引入時(shí)，需要對(duì)電路原理圖設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤進(jìn)行檢查和修正。特別要注意的是在電路原理圖設(shè)計(jì)時(shí)一般不會(huì)涉及零件封裝的問題，但PCB設(shè)計(jì)的時(shí)候，零件封裝是必不可少的。

5.布置各零件封裝的位置布置各零件封裝的位置，可利用系統(tǒng)的自動(dòng)布局功能。但自動(dòng)布局功能并不太完善，還需要進(jìn)行手工調(diào)整各零件封裝的位置。

6.進(jìn)行布線規(guī)則設(shè)置布線規(guī)則包括對(duì)安全距離、導(dǎo)線形式等內(nèi)容進(jìn)行設(shè)置，這是進(jìn)行自動(dòng)布線的前提。

7.進(jìn)行自動(dòng)布線PCB設(shè)計(jì)軟件的自動(dòng)布線功能比較完善，一般的電路圖都是可以布通的；但有些線的布置并不令人滿意，還需要進(jìn)行手工調(diào)整。

8.通過打印機(jī)輸出或硬拷貝保存電路圖文件完成電路板的布線后，保存完成的電路線路圖文件，然后利用各種圖形輸出設(shè)備，如打印機(jī)或繪圖儀輸出電路板的布線圖。

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