电子产品的PCB设计要点

上海润欣科技股份有限公司创研社

引言

随着电子产品的不断发展，对产品的要求越来越高，不仅要求产品性能好而且要求产品的美观性，便捷性。这对于产品设计者来说，就转化为PCB的尺寸越来越小，器件密度越来越高，PCB的设计难度也越来越高，怎样在有限的时间内实现优秀的PCB设计呢?本文就来谈谈一款优秀的PCB设计的要点。

PCB设计—前期准备

在着手PCB layout工作之前，一定要清楚的做到以下几点：

1. 画好原理图

熟读主芯片的数据手册，清楚各管脚的功能及电气特性是画好原理图的基础。好的原理图在后续调试电路时更便于工程师工作，所以我们要养成在原理图上做标注的习惯，把在layout设计中应注意的问题标注在原理图上。在设计原理图的时候做到模块化，把不同功能，不同模块的电路整理划分在不同页，无论是读图还是重复使用都能明显减少工作量。

2.元器件封装库的准备

常见的阻容感封装，画图工具中都会自带标准的，我们只需检查我们所需的封装尺寸是否符合要求即可。其他的主芯片、外围的芯片及连接器的封装，我们就要根据资料里的封装尺寸自己建立，建立封装用的单位一定要和PCB设计用的设计单位一致，（mm/mil）；减少因单位换算引起的设计误差。

3.评估PCB的叠层

根据所要求的PCB尺寸和设计走线的难易程度来评估PCB的叠层，综合制板成本和难度等各方面因素，选择最佳的层数及板层顺序。

就拿wifi芯片来说，片上系统集成度高，一个主芯片少则几十个管脚，多则上百个管脚，这时我们就要重点关注比如通讯总线、DDR总线等特殊信号线的种类和数量，整个PCB的布线密度，从而确定PCB的信号层的层数，然后根据电源的种类，隔离和抗干扰的要求来确定内电层的数目。常见的4层板的wifi产品各层之间的放置顺序为signal_1（top）--> GND(inner_1)—> POWER (inner_2)-- >Signal_2(Bottom) .TOP层用来放置元器件，inner_1为完整的地。

PCB设计—布局

布局的好坏直接会影响到PCB设计的工作效率，好的布局可以让后续的布线工作变得非常简单。前期准备工作中，我们已经生成了网络表且建好了元器件库，这时，我们只需要在PCB中导入网络表，所有的器件就会出现在PCB中。我们就可以遵循以下几个设计原则来布局元器件了：

1.元器件尽量布局在同一平面。

2.定位孔、连接器、螺丝孔等机械定位器件先按固定要求布局并确定位置，不能再移动。主芯片的位置也要优先确定好！

3.布局模块化

按照不同功能，不同电气特性把各元器件分区放好，模拟数字分开，电源信号分开，发热器件和易感器件分开，体积较大的器件不能靠边，射频信号的屏蔽等等。

4.电源部分电容布局：滤波电容的摆放规则是“先大后小”。在高速IC芯片的电源管脚，需要足够多的去耦电容，且要靠近芯片管脚摆放，否则就起不到去耦的作用。

5.通信总线布局：通信总线都有走线尽量直且短的要求，芯片与芯片之间的位置摆放关系。做到交叉走线最少。

6.RF布局：要求器件紧促摆放，发射链路器件和接收链路器件尽可能远离，远离敏感信号（比如晶体）减少干扰。天线与天线之间尽可能远距离摆放，满足最小隔离度。

7.布局要均衡，疏密有序。

最后，需要注意的是，在放置元器件时，要考虑生产安装及后续调试的可行性及便利性，在保证以上原则能实现的前提下，适当修改器件的摆放，同样的器件方向一致等。

PCB设计—布线

在基本完成元器件的布局后，就可以布线了。

1.确定禁布区，PCB板边≤40mil区域内，安装孔附近，禁止布线。

2.确定布线顺序及走线线宽：布线顺序应先电源线、再有特殊要求的信号线。地线线宽>电源线线宽>信号线线宽；电源线宽要尽可能的宽，通常情况下，电源线宽要≥2倍的载流线宽。常温下1A的电流建议走20mil线宽。信号线的最小线宽4mil。

3.特殊要求信号线走线：差分信号要成对走线，尽量平行靠近，并且长短相差不大，尽量少打孔。相同属性的总线要等长，且每对总线或差分对之间要有地保护。

4.每层信号线走线方向与相邻板层的走线方向要成垂直方向，且防止信号线在不同层之间形成自环。

5. 同一网络的布线宽度应保持一致，线宽的变化会造成线路特性阻抗的不均匀，当传输的速度较高时会产生反射。

6.晶体布线：晶体的输入输出布线尽量短，且晶体的地要直接打孔下主地。

7.RF链路布线：50Ω的阻抗匹配！RF走线尽量走在表层，短且直，敏感信号线远离RF链路；RF链路下有完整的地。RF链路要有2-3w的禁布区。

8.铺地：用大面积铜层作地线用,在印制板上把没被用上的地方都与地相连接作为地线用。模拟地和数字地分开，低频电路的地采用单点并联接地，高频电路采用多点串联接地。

9.布线优化及DRC检查：保证布线连接关系及电气属性的正确性！

10.审核检查无误后就可以出gerber打板。

 

以上是PCB整个设计过程需准备及注意的要点。PCB设计是一个考验耐心的一件事，只要足够细心、充分考虑各方面因素，综合规则、后续可操作性等得出最优的设计方案，就可以设计出一款优秀的PCB产品。