在进行PCB布局时常会用到哪些方法？

PCB布板过程中，对系统布局完毕以后，要对PCB图进行审查，看系统的布局是否合理，是否能够达到最优的效果。

在PCB布局过程中，常会用到以下几种关键方法，以提高电路性能、可靠性、可制造性和可维护性：

功能分区：
- 原理： 根据电路原理图的功能模块（如电源、模拟电路、数字电路、射频电路、接口等）将元件分组集中放置。
- 目的： 减少不同模块间的干扰，提高信号完整性，方便布线，便于调试和维护。
遵循信号流/数据流：
- 原理： 按照信号的流向（输入端 -> 处理单元 -> 输出端）来安排元件的相对位置，特别是关键信号路径。
- 目的： 使信号走线尽可能短、直，减少回环和交叉，降低寄生电感和电容，提高信号质量。
接口位置优先：
- 原理： 首先确定板上的连接器、开关、指示灯、外部接口等物理位置（通常由机械结构定义），围绕这些固定位置来安排核心器件和功能模块。
- 目的： 确保接口位置符合结构要求，方便装配和连接外部线缆。
核心元件/关键元件优先：
- 原理： 定位并优先放置微控制器/处理器、FPGA、ADC/DAC、内存、晶振、开关电源芯片等核心器件。它们通常是布局的中心或起点。
- 目的： 为核心高密度或高速器件留出足够空间和最佳布线通道，减少关键路径的长度。
模拟数字分区与隔离：
- 原理： 将敏感的模拟电路（如传感器、小信号放大器、PLL、ADC/DAC模拟部分）与噪声较大的数字电路（如时钟、CPU、数字逻辑、开关电源）在物理上分开。通常使用分割的电源/地平面或“壕沟”隔离。
- 目的： 避免数字噪声通过电源、地或空间耦合干扰敏感的模拟信号。
电源分区与优化：
- 原理：
  - 电源路径： 将电源输入、滤波器、转换器（LDO、DC-DC）、储能电容、去耦电容靠近其供电的器件放置，确保大电流路径短而宽。
  - 去耦电容： 每个IC的电源引脚附近放置去耦电容（通常0.1uF），特别是高频电容紧靠引脚。大容量储能电容（如10uF/100uF）放置在电源入口和转换器输出处。
- 目的： 提供稳定的电源电压，降低阻抗，减小环路面积抑制噪声，抑制电源纹波。
射频/高频特殊处理：
- 原理： 对高频信号线（如RF天线馈线、高速串行链路）进行阻抗控制（如50欧姆）、长度匹配、减少过孔、避免直角走线、必要时包地或做屏蔽罩。
- 目的： 确保信号完整性，防止反射、振铃、串扰，满足EMC要求。
散热设计与热源管理：
- 原理： 识别发热器件（如功率MOSFET、电源IC、大功率LED驱动、处理器）。优先放置热源，避免热源集中，留出足够散热空间和通道（通孔、散热焊盘、散热器位置）。热源远离温度敏感器件（如晶振、精密基准源）。
- 目的： 有效散热，防止器件过热失效，保证系统稳定性。
考虑机械约束与生产要求 (DFM)：
- 原理： 严格遵守物理边界、安装孔位、限高区要求。元件方向、间距考虑贴片机或波峰焊工艺要求（如统一元件方向有利于回流焊）。预留测试点、调试接口空间。
- 目的： 确保PCB能顺利安装到机壳中，符合SMT或THT生产工艺，便于后期测试和返修。
模块化与复用：
- 原理： 对于成熟电路或标准接口部分（如USB、以太网PHY、标准电源模块），可当作独立模块进行布局布线，有助于复用设计，提高效率。
- 目的： 缩短设计周期，保证成熟电路的可靠性。
地平面完整性：
- 原理： 尽可能提供完整、连续的参考地平面（尤其对于高速和射频部分），避免地平面被信号线严重分割。需要分割时（如模数隔离），分割要明确且跨分割处要有处理（如桥接电容）。
- 目的： 提供低阻抗回路路径，减少串扰，改善信号完整性，屏蔽干扰。
预留空间与布线通道：
- 原理： 在放置元件时，考虑后续布线需求，在密集区域或关键信号路径周围预留足够的空间（Airway/Clearance），规划大致的布线通道。
- 目的： 避免布线后期遇到空间不足、过度绕线的问题。