您需要了解的有关 PCB 布线、PCB 布局和 PCB 设计的信息

大家都知道做PCB的原理图是设计成真正的PCB的，请不要小看这个过程，工程上有很多以可行为原则的东西是很难实现的，或者一些PCB厂家可以实现别人做不到，所以做一块PCB并不难，但是做一块好的PCB板却不是一件容易的事。 微电子领域的两大难点是高频信号和弱信号的处理。 在这方面，PCB生产水平尤为重要。 同样的原理图设计，同样的元器件，不同的PCB厂做出的PCB有不同的结果，那么如何制作一块好的PCB板呢？

接到一个设计任务，首先要明确设计目标，是普通PCB板、高频PCB、小信号PCB还是既有高频又有小信号的PCB，如果是普通PCB，只要做到布局合理整齐，机械尺寸准确，那就可以了。

当板子上有超过40MHz的信号线时，这些信号线要特别注意。 如果频率更高，对走线的长度会有更严格的限制。 根据分布参数网络理论，高速电路与其走线的相互作用是系统设计中不可忽视的决定性因素。 随着传输速度的提高，信号线上的对立也会相应增加，相邻信号线之间的串扰也会成正比增加。 一般高速电路的功耗和散热量也很大，所以在制作高速PCB时要引起足够的重视。

当板上有毫伏甚至微伏的微弱信号时，这些信号线需要特别注意。 小信号太弱，不容易被其他强信号干扰。 屏蔽措施往往是必要的，否则信噪比会大大降低。 从而使有用信号被噪声淹没而无法有效提取。

板子的调试在设计阶段也要考虑，测试点的物理位置，测试点的隔离等因素不能忽略，因为有些小信号和高频信号不能直接加到探头进行测量。

此外，还应考虑其他一些相关因素，如电路板的层数、所用元件的封装、电路板的机械强度等。在制作PCB板之前，您应该对电路板的结构有一个清晰的了解。设计的设计目标。

我们知道，一些特殊器件对布局和走线有特殊要求，例如LOTI和APH中使用的模拟放大器，需要平滑、低纹波的电源。 模拟小信号部分应尽可能远离功率器件放置。 在OTI板上，小信号放大部分专门配备了屏蔽罩，用于屏蔽杂散电磁干扰。 NTOI板上使用的Glink芯片采用ECL工艺，功耗很大，产生大量热量。 因此在布局时必须特别考虑散热问题。 如果采用自然散热，Glink芯片应放置在空气流通比较顺畅的地方，散发的热量不能对其他芯片产生太大影响。 如果板上装有扬声器或其他大功率器件，可能会对电源造成严重污染，这一点也应引起足够的重视。

元件的PCB设计首先要考虑的因素之一是电气性能。必须考虑元件的实际尺寸（所占面积和高度）以及元件之间的相对位置，以确保电路板的电气性能和可行性生产安装方便。 将紧密连接的部件尽可能放在一起，特别是对于一些高速线路，并使其尽可能短。 将功率信号与小信号分量分开。 在满足电路性能的前提下，还要考虑元件放置整齐、美观、便于测试，板子的机械尺寸、插座位置等也需要认真考虑。

高速系统中接地和互连的传输延迟时间也是系统设计中首先要考虑的因素。信号线上的传输时间对整个系统的速度影响很大，特别是对于高速ECL电路。 虽然集成电路块本身的速度很高，但由于在板上使用普通互连线而增加的延迟时间（每2cm线长约30ns延迟）会大大降低系统速度。

PCB布线是整个PCB设计中最重要的工序。 这将直接影响PCB板的性能。 PCB设计过程中，布线主要按照以下原则进行：

(1)一般情况下，应首先设计电源线和地线，以保证电路板的电气性能。 电源线、地线的宽度尽量加宽，最好比电源线宽，它们的关系是地线>电源线>信号线，通常信号线的宽度为：0.2～0.3mm，最小宽度可达0.05～0.07mm，电源线一般为1.2～2.5mm。用于数字电路的PCB可以采用较宽的接地导体组成电路，即形成地网（模拟电路的地不能这样使用）

(2)高频线应靠前放置，边缘线的输入和输出应避免相邻平行，以免产生反射干扰。

(3)任何信号线都不应形成环路，如不可避免，环路应尽可能小； 信号线的过孔尽量少；(4)键线尽量短粗，两边加保护。

(5)通过扁平电缆传输敏感信号和噪声场带信号时，应采用“地-信号-地”的方式。

(6)关键信号应预留测试点，方便生产和维修测试。

(7)原理图布线完成后，应对布线进行优化； 同时，在初步网络检测和DRC检测无误后，未走线区域填充地线，大面积铺铜作为地线。 在印刷电路板上，不用的地方都与地相连，作为地线。 或者做成多层板，电源、地线单独放置一层。

一般来说，信号线宽度为0.3mm(12mil)，电源线宽度为0.77mm(30mil)或1.27mm(50mil)； 轨道之间、轨道与焊盘之间的间距大于或等于0.33mm(13mil)。 在实际应用中，有条件时应考虑空间； 当走线密度高时，可以考虑（但不推荐）在IC管脚之间使用两条走线，走线宽度为0.254mm(10mil)，间距不小于0.254mm(10mil)。 特殊情况下，当器件引脚密集、线宽较窄时，可适当减小线宽和线距。

对焊盘和过孔的基本要求是：焊盘直径应大于过孔直径0.6mm； 例如，通用引脚型电阻、电容和集成电路等，使用焊盘/过孔尺寸为1.6mm/0.8mm（63mil/32mil），插座、引脚和二极管1N4007等，使用1.8mm/ 1.0 毫米（71 万/39 万）。 实际应用中应根据实际元件的尺寸来确定。 如果条件允许，可以适当增大焊盘的尺寸。 设计的元件在PCB板上的安装孔应比元件引脚的实际尺寸大0.2~0.4mm左右。

通常为1.27mm/0.7mm(50mil/28mil)； 当线密度较高时，过孔尺寸可适当减小，但不宜过小。 可以考虑1.0mm/0.6mm(40mil/24mil)。

pad and via： ≥ 0.3mm（12mil）pad and pad： ≥ 0.3mm（12mil）pad and track： ≥ 0.3mm（12mil）track and track： ≥ 0.3mm（12mil）当走线密度高时：pad and via ： ≥ 0.254mm（10mil）焊盘与焊盘 ： ≥ 0.254mm（10mil）焊盘与轨道： ≥ 0.254mm（10mil）轨道与轨道 ： ≥ 0.254mm（10mil）

首先，在电路原理图PCB设计正确的前提下，net检查生成的PCB网络文件与原理图网络文件之间的物理连接关系，根据输出文件及时修改设计，确保正确性的路由连接关系。

网络检查正确通过后，对PCB设计进行DRC检查，并根据输出文件及时修改设计，保证PCB布线的电气性能。最后，PCB的机械安装结构应进一步检查和确认。

直角走线对信号的影响主要体现在三个方面：一是拐角可以等效为传输线上的容性负载，减慢了上升时间；二是阻抗不连续会引起信号的反射。信号; 第三是直角产生的EMI。 对于10GHz以上的射频设计领域，这些小直角可能会成为高速问题的关键对象。

差分信号是指驱动器发送两个等效的、反相的信号，接收器比较两个电压的差值来判断逻辑状态是“0”还是“1”。承载差分信号的一对线称为差分线。与普通的单端信号走线相比，差分信号最明显的优势体现在以下三个方面： 1)、当存在外部噪声干扰时，两条差分线之间的耦合非常好，因此抗干扰能力强。 它可以同时耦合到两条线路，而接收端只关心两条信号之间的差异。 因此可以完全抵消常见的外部噪音。 同理，由于两个信号的极性相反，它们辐射的电磁场可以相互抵消。 耦合越紧密，向外界释放的电磁能量就越少。3）、定时定位准确。 由于差分信号的开关变化位于两个信号的交点处，不像普通单端信号靠阈值电压的高低来判断，受工艺和温度的影响较小，可以降低时间上的错误。 目前流行的LVDS（LowVoltageDifferentialSignaling）就是指这种小幅度差分信号技术。

曲线布线是PCB Layout中经常使用的一种布线方式。 其主要目的是调整延时，以满足系统的时序设计要求。 两个最关键的参数是平行耦合长度 (Lp) 和耦合空间 (S)。 显然，当信号在弯曲布线上传输时，平行线段之间会以差模的形式发生耦合。 S越小，Lp越大，耦合度越大。 这可能会导致传输延迟的降低和信号质量因交叉而显着降低，其机理可参考共模和差模交叉的分析。