PCB设计准则, PCB布线与布局
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简介：
本课程聚焦于PCB设计的核心原则和技术细节，涵盖从设计规范到布线布局的实际操作技巧，旨在帮助电子工程师优化电路板性能。
PCB（印刷电路板）设计是电子硬件开发的关键环节之一，它对整个设备的性能、稳定性和生产成本有着重要影响。该过程主要涉及布局（Layout）和布线（Routing），同时需要遵循一定的原则并采取抗干扰措施。
一、PCB设计原则
在进行PCB设计时，首要考虑的是电路板尺寸的选择，这关系到信号完整性、制造成本及散热问题。过大的尺寸会导致印制线条长度增加，进而提高阻抗和降低抗噪声能力；而过小的尺寸则可能导致散热不良与干扰增多。确定了尺寸之后需要确定特殊元件的位置，并根据电路功能单元对元器件进行整体布局。
1. 元件布局原则包括：
- 高频元件应尽量靠拢以缩短连线，减少分布参数和电磁干扰。
- 电压较高或易受干扰的组件避免相邻放置；输入与输出端口需保持一定距离。
- 超过15g重量的元器件需要使用支架固定，并考虑其散热问题。
- 可调节元件如电位器等应便于整机结构中的调整操作。
- 留出定位孔和支撑架的位置。
2. 布局时还需注意：
- 功能电路单元按信号流程排列，以方便信号传输；元器件围绕核心功能进行布局，尽可能减少连接线长度。
- 高频电路需特别关注元件间的分布参数影响。
- 接近边缘的组件与板边保持至少2mm的距离，并且优选矩形形状。
二、PCB布线原则
布线是指通过导体将各元器件相互连接的过程。此过程中的规则包括导体宽度及间距等细节：
1. 导体宽度和间隔：
- 宽度取决于粘附强度与电流大小。
- 最小间隔由最坏情况下的绝缘电阻和击穿电压决定。
- 高频电路中避免直角或锐角，拐弯处应设计为圆弧形。
2. 焊盘设计：
- 中心孔直径略大于引脚直径；焊盘外径需满足特定尺寸要求（如d+1.2mm）。
三、PCB抗干扰措施
电子电路工作时易受噪声影响，因此在设计中需要采取有效的屏蔽和滤波策略：
1. 电源线：
- 尽可能加粗以减少环路电阻；避免相邻平行布设，并为输入输出导线增设地线来降低反馈耦合。
2. 地线：
- 数字电路与模拟电路的地需独立设置。
- 加宽地线路并形成闭环，有助于提高抗噪声性能。
3. 退藕电容配置：
- 在电源端安装10~100uf电解电容器；在集成电路附近添加0.01uf瓷片电容器；
- 高密度数字电路中，退耦电容的设置尤为关键，可有效减少电源线和地线上出现的噪声。
综上所述，在进行PCB设计时应全面考虑上述因素以确保最终产品的功能实现与性能稳定。尽管应用场景不同可能需要适当调整具体做法，但基本原则保持一致不变。随着电子技术的进步，新的设计工具和技术不断涌现，设计师们需持续学习新知识以便适应技术和市场的变化需求。
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