關(guān)于PCB設(shè)計(jì)軟件，我當(dāng)時(shí)在研究所的時(shí)候還接受過(guò)目前最先進(jìn)的PCB設(shè)計(jì)軟件cadence 15.2的培訓(xùn)，可是并沒有用來(lái)做實(shí)際的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，所以，對(duì)該軟件的理解也很有限。到現(xiàn)在位置，也一年多了，介于自身的原因，感覺對(duì)PCB設(shè)計(jì)的領(lǐng)悟還不夠深刻，還好，從做EPS的ECU這部分的設(shè)計(jì)以來(lái)，得到劉老師的悉心指點(diǎn)，所以，終于有了那么一點(diǎn)點(diǎn)體會(huì)！

一． 布局和布線是PCB設(shè)計(jì)中的兩個(gè)最重要的內(nèi)容
所謂布局就是把電路圖上所有的元器件都合理地安排到有限面積的PCB上。最關(guān)鍵的問(wèn)題是：開關(guān)、按鈕、旋鈕等操作件，以及結(jié)構(gòu)件（以下簡(jiǎn)稱“特殊元件）等，必須被安排在指定的位置上；其他元器件的位置安排，必須同時(shí)兼顧到布線的布通率和電氣性能的最優(yōu)化，以及今后的生產(chǎn)工藝和造價(jià)等多方面因素。這種“兼顧往往是對(duì)硬件設(shè)計(jì)師水平和經(jīng)驗(yàn)的挑戰(zhàn)。

布線就是在布局之后，通過(guò)設(shè)計(jì)銅箔的走線圖，按照原理圖連通所有的走線。顯然，布局的合理程度直接影響布線的成功率，往往在布線過(guò)程中還需要對(duì)布局作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。布線設(shè)計(jì)可以采用雙層走線和單層走線，對(duì)于極其復(fù)雜的設(shè)計(jì)也可以考慮采用多層布線方案，但為了降低產(chǎn)品的造價(jià)，一般應(yīng)盡量采用單層布線方案。結(jié)合自己做過(guò)雙面板和四層板的設(shè)計(jì)。

二、PCB設(shè)計(jì)的一般原則

1.PCB尺寸大小和形狀的確定

首先根據(jù)產(chǎn)品的機(jī)械結(jié)構(gòu)確定。當(dāng)空間位置較富余時(shí)，應(yīng)盡量選擇小面積的PCB。因?yàn)槊娣e太大時(shí)，印制線條長(zhǎng)，阻抗增加，抗噪聲能力下降，成本也增加，但還要充分考慮到元器件的散熱和鄰近走線易受干擾等因素。

就目前我們這個(gè)項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，我對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)對(duì)PCB設(shè)計(jì)的影響的體會(huì)是相當(dāng)深的，

不一般吧，這三塊板子，那塊是規(guī)規(guī)矩矩的，這都是由于我們產(chǎn)品自身的原因?qū)е聶C(jī)械結(jié)構(gòu)的特殊，而機(jī)械結(jié)構(gòu)的特殊，就對(duì)電路板本身的外形結(jié)構(gòu)進(jìn)行的限制和規(guī)定。電路板之間的信號(hào)連接也有了相應(yīng)的特性要求。但這些都是不能避免的，因?yàn)楫a(chǎn)品為市場(chǎng)所要求，市場(chǎng)的變化多端的，所以產(chǎn)品也是變化多端的，設(shè)計(jì)為產(chǎn)品而服務(wù)。

2.布局

· 特殊元件的布局原則

①盡可能縮短高頻元器件之間的連線，設(shè)法減少它們的分布參數(shù)和相互間的電磁干擾。易受干擾的元器件不能相互挨得太近，輸入和輸出元件應(yīng)盡量遠(yuǎn)離。

②某些元器件或?qū)Ь€之間可能有較高的電位差，應(yīng)加大它們之間的距離，以免放電引出意外短路。帶高電壓的元器件應(yīng)盡量布置在調(diào)試時(shí)手不易觸及的地方。

③重量超過(guò)１５ｇ的元器件、應(yīng)當(dāng)用支架加以固定，然后焊接。那些又大又重、發(fā)熱量多的元器件，不宜裝在印制板上，而應(yīng)裝在整機(jī)的機(jī)箱底板上，且應(yīng)考慮散熱問(wèn)題。熱敏元件應(yīng)遠(yuǎn)離發(fā)熱元件。

④對(duì)于電位器、可調(diào)電感線圈、可變電容器、微動(dòng)開關(guān)等可調(diào)元件的布局應(yīng)考慮整機(jī)的結(jié)構(gòu)要求。若是機(jī)內(nèi)調(diào)節(jié)，應(yīng)放在印制板上方便于調(diào)節(jié)的地方；若是機(jī)外調(diào)節(jié)，其位置要與調(diào)節(jié)旋鈕在機(jī)箱面板上的位置相適應(yīng)。

⑤應(yīng)留出PCB定位孔及固定支架所占用的位置。

以上各條都是需要做過(guò)對(duì)應(yīng)的相關(guān)設(shè)計(jì)采用較深的體會(huì)，第二條我的體會(huì)最淺，因?yàn)闆]有做過(guò)這種元件和導(dǎo)線之間有較高電壓差的這種PCB。其他幾條都還是有所體會(huì)的，主要就是一個(gè)原則：做出來(lái)的板子要和它周圍的結(jié)構(gòu)兼容，要和放在它上面的元件兼容，要滿足一些基本的電氣要求。

· 普通元器件的布局原則

①按照電路的流程安排各個(gè)電路單元的位置，使布局便于信號(hào)流通，并使信號(hào)盡可能保持一致的流向。

這一條我體會(huì)很深，第一次做板子的時(shí)候，面對(duì)幾百個(gè)花花綠綠的元件，完全不知道該這么去把它們組織都一起去，當(dāng)時(shí)就奇怪憑什么這個(gè)元件要這樣放，那個(gè)元件要那樣放。就是因?yàn)樾睦餂]有這條原則，原來(lái)自己布局出來(lái)的板子，在利用自動(dòng)布線時(shí)，布通率是很低的，后來(lái)，做多了，就慢慢的體會(huì)到了這一入門級(jí)的基本原則。

在首先滿足機(jī)械結(jié)構(gòu)的前提下，在給定的平面空間里，布局的基本原則就是按照電路的流程來(lái)安排各個(gè)電路單元的位置。

其實(shí)這一條解釋了，如何對(duì)各個(gè)主要元件進(jìn)行布局。

②以每個(gè)功能電路的核心元件為中心，圍繞它來(lái)進(jìn)行布局。元器件應(yīng)均勻、整齊、緊湊地排列在PCB上．盡量減少和縮短各元器件之間的引線和連接。

這是在滿足第一原則的前提下，盡一步的更細(xì)的解釋了如何對(duì)電阻電容這些分離元件進(jìn)行正確的布局。

③在高頻下工作的電路，要考慮元器件之間的分布參數(shù)。一般電路應(yīng)盡可能使元器件平行排列。這樣，不但美觀．而且裝焊容易．易于批量生產(chǎn)。

我做過(guò)的高頻電路最大的為270MHz，但是，由于當(dāng)時(shí)的種種原因，導(dǎo)致了對(duì)這種理解不是很深刻，當(dāng)時(shí)也是在有經(jīng)驗(yàn)的人的指導(dǎo)下完成了，又因?yàn)橹蛔鲞^(guò)一種這樣的高頻板，所以對(duì)如何通過(guò)考慮元件的分布參數(shù)來(lái)布局不能理解。目前，我們異步電機(jī)ECU部分的信號(hào)最高頻率為控制電機(jī)用的PWM信號(hào)，約為30KHz左右。（晶振為8MHz的晶振，都是在布局過(guò)程中，晶振和8346的距離很近，幾乎直接輸出到8346，而且只有這一個(gè)地方，所以可以不用考慮。）所以幾乎完成可以不用考慮元件的高頻特性。

④位于電路板邊緣的元器件，離電路板邊緣一般不小于２ｍｍ。電路板的最佳形狀為矩形。長(zhǎng)寬比為３：２成４：３。電路板面尺寸大于２００ｘ１５０ｍｍ時(shí)．應(yīng)考慮電路板所受的機(jī)械強(qiáng)度。

這一條通過(guò)最近的工作，我還是有較為深刻的體會(huì)的，元器件離電路板邊緣一般不小于２ｍｍ，這主要是考慮了在對(duì)PCB裝配進(jìn)行外協(xié)大規(guī)模加工的時(shí)候，留給貼片機(jī)器的夾持距離。

3．布線

①相同信號(hào)的電路模塊輸入端與輸出端的導(dǎo)線應(yīng)盡量避免相鄰平行。最好加線間地線，以免發(fā)生反饋藕合。

②印制銅鉑導(dǎo)線的最小寬度主要由導(dǎo)線與絕緣基扳間的粘附強(qiáng)度和流過(guò)它們的電流值決定。當(dāng)銅箔厚度為０．０５ｍｍ，導(dǎo)線寬度為１．５ｍｍ時(shí)，通過(guò)２Ａ的電流，溫升不會(huì)高于３℃，可滿足一般的設(shè)計(jì)要求，其他情況下的銅鉑寬度選擇可依次類推。對(duì)于集成電路，尤其是數(shù)字電路，通常選０．０２－０．３ｍｍ導(dǎo)線寬度就可以了。當(dāng)然，只要允許，還是盡可能用寬線．尤其是電源線和地線。導(dǎo)線的最小間距主要由最壞情況下的線間絕緣電阻和擊穿電壓決定。對(duì)于集成電路，尤其是數(shù)字電路，只要工藝允許，可使間距小至０．５ｍｍ。

③由于直角或銳角在高頻電路中會(huì)影響電氣性能，因此印制銅鉑導(dǎo)線的拐彎處一般取圓弧形。此外，盡量避免使用大面積銅箔，否則．長(zhǎng)時(shí)間受熱時(shí)，易發(fā)生銅箔膨脹和脫落現(xiàn)象。必須用大面積銅箔時(shí)，最好用柵格狀．這樣有利于排除銅箔與基板間粘合劑受熱產(chǎn)生的揮發(fā)性氣體。

其實(shí)原來(lái)我一直都沒有想過(guò)為什么在PCB設(shè)計(jì)完成后，要對(duì)PCB進(jìn)行敷銅，只是人家有經(jīng)驗(yàn)的同事這樣做，我自己也這樣做，后來(lái)有了一點(diǎn)認(rèn)識(shí)，以為敷銅就是用來(lái)連接各個(gè)地網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。在做我們這個(gè)項(xiàng)目的時(shí)候，劉老師要求在敷銅前，將所有的地網(wǎng)絡(luò)都連接都一起，這才讓我認(rèn)識(shí)到：敷銅并不是僅僅把各個(gè)地網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)連接到一起這么簡(jiǎn)單。查了一下資料，敷銅大概有以下幾個(gè)理由：1. 起屏蔽作用。2. PCB工藝要求。3. 可以保證信號(hào)完整性，給高頻數(shù)字信號(hào)一個(gè)完整的回流路徑。4.散熱。

三． 做四層板時(shí)，如何分割內(nèi)電層
在protel99中，內(nèi)電層采用反轉(zhuǎn)顯示的方法顯示電源層上的圖件。放置在內(nèi)部電源層上的導(dǎo)線及填充等物件在實(shí)際生產(chǎn)出來(lái)的電路板上是沒有銅箔的，而PCB電路板中沒有填充的區(qū)域在實(shí)際的電路板上卻是實(shí)心的銅箔。

如果需要多個(gè)電源網(wǎng)絡(luò)共享一個(gè)內(nèi)部電源層時(shí)，就需要對(duì)內(nèi)部電源層進(jìn)行分割，但是在分割內(nèi)部電源層之前，用戶必須對(duì)具有電源網(wǎng)絡(luò)的焊盤和過(guò)孔進(jìn)行重新布局，盡量將具有同一個(gè)電源網(wǎng)絡(luò)的焊盤和過(guò)孔放置到一個(gè)相對(duì)集中的區(qū)域。

上面的兩段只是提了在進(jìn)行內(nèi)電層分割時(shí)的大原則和首要原則，但是，在實(shí)踐中，分割內(nèi)電層并不是如此的簡(jiǎn)單，我們還必須理解下面這個(gè)原則：

即：在進(jìn)行內(nèi)電層分割時(shí)，隔離帶不要跨接在內(nèi)電層連接焊盤上。

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