关于PCB设计的11个建议

2020-03-16

PCB设计建议

印刷電(diàn)路板（PCB）多(duō)年来一直是電(diàn)子产品不可(kě)或缺的一部分(fēn)。多(duō)年来，電(diàn)子设备变得越来越小(xiǎo)，越来越复杂，以有(yǒu)效方式连接组件所需的PCB也越来越多(duō)。以下是有(yǒu)关PCB设计的11个建议：

1.原理(lǐ)图完成不是结束

从電(diàn)路原理(lǐ)图上看PCB的布局似乎是一个简单的两步过程：放置所需的组件，并将导線(xiàn)/走線(xiàn)连接到组件上的适当点。但是，从原理(lǐ)图到适合原型或生产的成品PCB设计时，仍然必须考虑许多(duō)因素。其中一些因素包括物(wù)理(lǐ)设计限制（零件的尺寸和位置，零件在PCB另一侧的方向），信号之间的電(diàn)气交互，散热以及通过导線(xiàn)/走線(xiàn)的信号损失。所有(yǒu)这些以及更多(duō)内容仍然需要工程學(xué)的知识才能(néng)完成可(kě)行的设计。

2.原型设计和生产设计是不同的

根据你的设计意图，可(kě)能(néng)会在要使用(yòng)的组件类型上做出很(hěn)大不同的选择。对于原型或概念验证设计，你可(kě)以為(wèi)尽可(kě)能(néng)选择通孔零件，因為(wèi)它们相对便宜，易于焊接到你的PCB。但是，在生产设计中，你要避免使用(yòng)通孔零件，而要使用(yòng)表面安装零件（SMT零件）。通孔零件的组装成本很(hěn)高，并且由于電(diàn)路板尺寸，层数，组件可(kě)用(yòng)性延迟等原因而导致的生产成本急剧上升。另外，减少材料清单（BOM）上单一零件的数量是另一种方法使生产成本最小(xiǎo)化。 

3.原理(lǐ)图和PCB设计模块化

与原理(lǐ)图类似，根据模块规划PCB布局是一种更有(yǒu)效的布局设计方法。原理(lǐ)图中紧靠的元件也应该紧靠布局。大多(duō)数设计师喜欢从模块的角度来考虑设计。

4.電(diàn)源是PCB布局关键点

功率传输对任何電(diàn)路的性能(néng)都至关重要。一些零件比其他(tā)零件需要更多(duō)的功率和更好的调节功率。在设计的早期就必须考虑到这一点，否则電(diàn)路性能(néng)会受到影响。

可(kě)以通过几种方式為(wèi)PCB上的所有(yǒu)组件供電(diàn)。但是，无论采用(yòng)哪种方法，都需要进行提前规划，以便形成串联（通孔放置不充分(fēn)的平面会限制電(diàn)流）。

5.标准DRC设置适用(yòng)于所有(yǒu)设计。

与PCB制版厂及贴片厂沟通，根据需求调整PCB设计工具的检查规则（DRC）。这样可(kě)以很(hěn)大程度的提高PCB设计的成功率，达到节省时间的目的。仅仅因為(wèi)你可(kě)以设计它，并不意味着每个PCB制造商(shāng)都可(kě)以制造它。

节省项目时间和不必要成本的另一种工具是制造商(shāng)在制造之前对你完成的设计进行可(kě)制造性设计（DFM）分(fēn)析。如果你的PCB制造商(shāng)提出了改进建议，那么可(kě)能(néng)需要付出一些努力来稍微改变一下设计，以便生产出更可(kě)靠，更具成本效益的产品。你甚至可(kě)能(néng)想要停止当前的生产周期并重新(xīn)设计，然后再继续。由于设计缺陷导致的制造缺陷而在现场造成故障的引起的返工是灾难。

6.确保库中元件都可(kě)以放置在版面上

并非所有(yǒu)零件库都是一样的。组件封装和技术数据表之间通常存在差异。有(yǒu)时，这取决于大小(xiǎo)，引脚分(fēn)配或方向。在布局阶段，一切可(kě)能(néng)看起来都不错，但是当物(wù)理(lǐ)部分(fēn)无法放入占位面积时，可(kě)能(néng)会出现延迟和旋转修订。花(huā)额外的时间来验证零件与数据表匹配。

7.相似零件进行分(fēn)组

尽量将PCB的相似部分(fēn)组合到一个公共區(qū)域中，这是对空间的很(hěn)好利用(yòng)，但是正如我们上面所讨论的，这些部分(fēn)应位于原理(lǐ)图中相对于其空间相对较近的位置，从而限制了信号必须经过的距离并消除了板上不必要的布線(xiàn)。对于微控制器及其電(diàn)容而言尤其如此。

最小(xiǎo)化从CPU到電(diàn)容的走線(xiàn)長(cháng)度，可(kě)将噪声从電(diàn)源耦合到地面，从而产生更好的结果。不要将原理(lǐ)图上所有(yǒu)去耦電(diàn)容器在同一页上，将去偶電(diàn)容放到元件周围，布線(xiàn)中同样如此。

8.慎用(yòng)自动布線(xiàn)。

尽管自动路由器的目的就是这样做，但是算法的执行并不是100％可(kě)靠的。通常，完全自动布線(xiàn)的電(diàn)路板的结果可(kě)能(néng)会连接所有(yǒu)必要的点，但是从電(diàn)气和可(kě)制造性的角度来看，这可(kě)能(néng)会导致设计不佳。布線(xiàn)时钟，布線(xiàn)電(diàn)源/接地，布線(xiàn)任何关键网络；然后，如果需要，请运行自动布線(xiàn)。自动布線(xiàn)完成后，请返回并查看是否可(kě)以清除路由不良的网络。

9.注意负载電(diàn)路線(xiàn)宽

高速線(xiàn)路有(yǒu)时具有(yǒu)阻抗要求，这些要求将决定这些走線(xiàn)的走線(xiàn)宽度。确保在路由它们时考虑了这些要求。同样，在布線(xiàn)之前应考虑電(diàn)网的当前负载。具有(yǒu)高電(diàn)流负载的走線(xiàn)的尺寸必须足够大，以承载该電(diàn)流而不会过热。使用(yòng)互联网上容易获得的走線(xiàn)宽度计算器可(kě)以大大简化此计算。 

10.不能(néng)完全信赖DRC

甚至功能(néng)强大的DRC工具在设计规则范围方面也有(yǒu)局限性。他(tā)们根本无法替代良好的工程实践。一个例子是返回地面的路径。DRC可(kě)以验证它们是否存在，但不一定确定大小(xiǎo)，路径長(cháng)度和走線(xiàn)几何形状即可(kě)获得好的電(diàn)气效果。 

11.检查Gerber文(wén)件缺陷

不幸的是，大多(duō)数工具的Gerber提取过程存在陷阱，有(yǒu)可(kě)能(néng)导致PCB制造商(shāng)看到一件事，而你又(yòu)在设计工具中看到另一件事。在提交要生成的文(wén)件之前，请验证你的输出（Gerber）文(wén)件。 

总结：意识到布局缺陷并进行相应调整，减少设计工作量以及进行更多(duō)的故障排除和工程评估，就可(kě)以缩短产品上市时间和项目成本。