關(guān)于PCB設計的11個(gè)建議

2020-03-16

PCB設計建議

印刷電路板（PCB）多年來(lái)一直是電子產(chǎn)品不可或缺的一部分。多年來(lái)，電子設備變得越來(lái)越小，越來(lái)越復雜，以有效方式連接組件所需的PCB也越來(lái)越多。以下是有關(guān)PCB設計的11個(gè)建議：

1.原理圖完成不是結束

從電路原理圖上看PCB的布局似乎是一個(gè)簡(jiǎn)單的兩步過(guò)程：放置所需的組件，并將導線(xiàn)/走線(xiàn)連接到組件上的適當點(diǎn)。但是，從原理圖到適合原型或生產(chǎn)的成品PCB設計時(shí)，仍然必須考慮許多因素。其中一些因素包括物理設計限制（零件的尺寸和位置，零件在PCB另一側的方向），信號之間的電氣交互，散熱以及通過(guò)導線(xiàn)/走線(xiàn)的信號損失。所有這些以及更多內容仍然需要工程學(xué)的知識才能完成可行的設計。

2.原型設計和生產(chǎn)設計是不同的

根據你的設計意圖，可能會(huì )在要使用的組件類(lèi)型上做出很大不同的選擇。對于原型或概念驗證設計，你可以為盡可能選擇通孔零件，因為它們相對便宜，易于焊接到你的PCB。但是，在生產(chǎn)設計中，你要避免使用通孔零件，而要使用表面安裝零件（SMT零件）。通孔零件的組裝成本很高，并且由于電路板尺寸，層數，組件可用性延遲等原因而導致的生產(chǎn)成本急劇上升。另外，減少材料清單（BOM）上單一零件的數量是另一種方法使生產(chǎn)成本最小化。 

3.原理圖和PCB設計模塊化

與原理圖類(lèi)似，根據模塊規劃PCB布局是一種更有效的布局設計方法。原理圖中緊靠的元件也應該緊靠布局。大多數設計師喜歡從模塊的角度來(lái)考慮設計。

4.電源是PCB布局關(guān)鍵點(diǎn)

功率傳輸對任何電路的性能都至關(guān)重要。一些零件比其他零件需要更多的功率和更好的調節功率。在設計的早期就必須考慮到這一點(diǎn)，否則電路性能會(huì )受到影響。

可以通過(guò)幾種方式為PCB上的所有組件供電。但是，無(wú)論采用哪種方法，都需要進(jìn)行提前規劃，以便形成串聯(lián)（通孔放置不充分的平面會(huì )限制電流）。

5.標準DRC設置適用于所有設計。

與PCB制版廠(chǎng)及貼片廠(chǎng)溝通，根據需求調整PCB設計工具的檢查規則（DRC）。這樣可以很大程度的提高PCB設計的成功率，達到節省時(shí)間的目的。僅僅因為你可以設計它，并不意味著(zhù)每個(gè)PCB制造商都可以制造它。

節省項目時(shí)間和不必要成本的另一種工具是制造商在制造之前對你完成的設計進(jìn)行可制造性設計（DFM）分析。如果你的PCB制造商提出了改進(jìn)建議，那么可能需要付出一些努力來(lái)稍微改變一下設計，以便生產(chǎn)出更可靠，更具成本效益的產(chǎn)品。你甚至可能想要停止當前的生產(chǎn)周期并重新設計，然后再繼續。由于設計缺陷導致的制造缺陷而在現場(chǎng)造成故障的引起的返工是災難。

6.確保庫中元件都可以放置在版面上

并非所有零件庫都是一樣的。組件封裝和技術(shù)數據表之間通常存在差異。有時(shí)，這取決于大小，引腳分配或方向。在布局階段，一切可能看起來(lái)都不錯，但是當物理部分無(wú)法放入占位面積時(shí)，可能會(huì )出現延遲和旋轉修訂?；~外的時(shí)間來(lái)驗證零件與數據表匹配。

7.相似零件進(jìn)行分組

盡量將PCB的相似部分組合到一個(gè)公共區域中，這是對空間的很好利用，但是正如我們上面所討論的，這些部分應位于原理圖中相對于其空間相對較近的位置，從而限制了信號必須經(jīng)過(guò)的距離并消除了板上不必要的布線(xiàn)。對于微控制器及其電容而言尤其如此。

最小化從CPU到電容的走線(xiàn)長(cháng)度，可將噪聲從電源耦合到地面，從而產(chǎn)生更好的結果。不要將原理圖上所有去耦電容器在同一頁(yè)上，將去偶電容放到元件周?chē)?，布線(xiàn)中同樣如此。

8.慎用自動(dòng)布線(xiàn)。

盡管自動(dòng)路由器的目的就是這樣做，但是算法的執行并不是100％可靠的。通常，完全自動(dòng)布線(xiàn)的電路板的結果可能會(huì )連接所有必要的點(diǎn)，但是從電氣和可制造性的角度來(lái)看，這可能會(huì )導致設計不佳。布線(xiàn)時(shí)鐘，布線(xiàn)電源/接地，布線(xiàn)任何關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò )；然后，如果需要，請運行自動(dòng)布線(xiàn)。自動(dòng)布線(xiàn)完成后，請返回并查看是否可以清除路由不良的網(wǎng)絡(luò )。

9.注意負載電路線(xiàn)寬

高速線(xiàn)路有時(shí)具有阻抗要求，這些要求將決定這些走線(xiàn)的走線(xiàn)寬度。確保在路由它們時(shí)考慮了這些要求。同樣，在布線(xiàn)之前應考慮電網(wǎng)的當前負載。具有高電流負載的走線(xiàn)的尺寸必須足夠大，以承載該電流而不會(huì )過(guò)熱。使用互聯(lián)網(wǎng)上容易獲得的走線(xiàn)寬度計算器可以大大簡(jiǎn)化此計算。 

10.不能完全信賴(lài)DRC

甚至功能強大的DRC工具在設計規則范圍方面也有局限性。他們根本無(wú)法替代良好的工程實(shí)踐。一個(gè)例子是返回地面的路徑。DRC可以驗證它們是否存在，但不一定確定大小，路徑長(cháng)度和走線(xiàn)幾何形狀即可獲得好的電氣效果。 

11.檢查Gerber文件缺陷

不幸的是，大多數工具的Gerber提取過(guò)程存在陷阱，有可能導致PCB制造商看到一件事，而你又在設計工具中看到另一件事。在提交要生成的文件之前，請驗證你的輸出（Gerber）文件。 

總結：意識到布局缺陷并進(jìn)行相應調整，減少設計工作量以及進(jìn)行更多的故障排除和工程評估，就可以縮短產(chǎn)品上市時(shí)間和項目成本。