PCB电路板布局方法总结

kanhaoxi

一、 必须掌握的7个PCB布局原则
1、 元器件最好单面放置
如果需要双面放置元器件，在底层（BottomLayer）放置插针式元器件，元器件最好单面放置。双面放置有可能造成电路板不易安放，也不利于焊接。最好只放置贴片元器件在顶层，类似常见的计算机显卡pcb板上的元器件布置方法。单面放置时只需在电路板的一个面上做丝印层，便于降低成本。


2、合理安排接口元器件的位置和方向
一般来说，作为电路板和外界（电源、信号线）连接的连接器元器件，通常布置在电路板的边缘，如串口和并口。
如果放置在电路板的中央，显然不利于接线，接器元器件，也有可能因为其他元器件的阻碍而无法连接。另外在放置接口时要注意接口的方向，使得连接线可以另外在放置接口时要注意接口的方向顺利地引出，远离电路板。
接口放置完毕后，应当利用接口元器件的String（字符串）清晰地标明接口的种类；对于电源类接口，应当标明电压等级，防止因接线错误导致电路板烧毁。


3、高压元器件和低压元器件之间最好要有较宽的电气隔离带
高压元器件和低压元器件之间最好要有较宽的电气隔离带。不要将电压等级相差很大的元器件摆放在一起，这样既有利于电气绝缘，对信号的隔离和抗干扰也有很大好处。


4、电气连接关系密切的元器件最好放置在一起。这就是模块化的布局思想


5、对于易产生噪声的元器件
例如时钟发生器和晶振等高频器件，在放置的时候应当尽量把它们放置在时钟输入端；大电流电路和开关电路也容易产生噪声，在布局的时候这些元器件或模块也应该远离逻辑控制电路和存储电路等高速信号电路，如果可能的话，尽量采用控制板结合功率板的方式，利用接口来连接，以提高电路板整体的抗干扰能力和工作可靠性。


6、去耦电容
在电源和芯片周围尽量放置去耦电容和滤波电容。去耦电容和滤波电容的布置是改善电路板电源质量，提高抗干扰能力的一项重要措施。
在实际应用中，印制电路板的走线、引脚连线和接线都有在实际应用中可能带来较大的寄生电感，导致电源波形和信号波形中出现高频纹波和毛刺，而在电源和地之间放置可能带来较大的寄生电感，导致电源波形和信号波形中出现高频纹波和毛刺，一个0.1F的去耦电容的去耦电容可以有效地滤除这些高频纹波和毛刺。
如果电路板上使用的是贴片电容，应该将贴片电容紧靠元器件的电源引脚。对于电源转换芯片，或者电源输入端，最好是布置一个10F或者更大的电容，以进一步改善电源质量。


7、标识
元器件的编号应该紧靠元器件的边框布置，大小统一，方向整齐，不与元器件、过孔和焊盘重叠。
元器件或接插件的第1引脚表示方向；正负极的标志应该在PCB上明显标出，不允许被覆盖；电源变换元器件电源变换元器件（如dc/dc变换器，线性变换电源和开关电源）旁应该有足够的散热空间和安装空间，外围留有足够的焊接空间等。


二、PCB布局基本原则
1、满足结构要求，包括PCB板的安装、PCB板的尺寸形状要求、PCB板对应的外围接口的位置等；


2、禁止在PCB板的禁布区布局和走线。 包括板缘、安装过孔或安装座孔等。通常为小于1mm。取0.5mm为宜。


3、满足电源通道的最小要求，不能因过密的布局元器件而影响电源的供电通道，如因滤波电容过密布置而将电源和地网络冲断，造成信号的不连续，造成电源和地平面的不完整。


4、满足关键元器件、关键信号、局部过密、整板的布线通道需求，对关键元器件的布局，关键信号的走线规划需要着重考虑。


5、满足PCB的可制造性要求，元器件布局时彼此之间的间距要合理。为焊接及调试的方便，同一类型的元器件在空间允许的情况下，应尽可能进行同一方向的布局。


6、满足PCB 的可测试性要求，易于检测和返修。


7、在满足系统功能和性能的前提下，质量大的元件在PCB板上布局时，应尽量在PCB上做质量的均匀布置。


8、明确PCB上的风道，根据器件散热量的多少，在上风口和下风口进行合理布局。


布局的基本顺序


1、根据结构图，导入CAD板框。确定PCB板外形尺寸，开窗处理等。如有电容因高速原因需要躺着安装入开窗内也应注明。


2、设置叠层参数


3、根据结构图，确定元器件如通讯接口、定位孔、安装孔等的位置。


4、绘制禁止布线区


5、在已经布局的结构部件的基础上，确认信号的流向，以及关键元器件的大致位置


确保关键信号元器件的外围电路采用模块布局的方式，在原理图与PCB设计环境中进行交互式摆放，完成各个模块的布局。


6、在布局时对各个模块的功能进行相应的划分，优先考虑时钟系统、控制系统、电源系统的布局，同时需对主次电源进行规划，各个功能模块的电源就近布局，并考虑各电源在电源平面的大致分割，为各器件间的互连留有足够的布线通道。


7、布局时需考虑有拓扑要求的元器件，并预留足够的空间给有长度要求的信号的等长绕线。


如在CPU和DDR部分的布局时，要求DDR和CPU之间不能有其它的元器件布局，中间留有足够的空间，便于进行CPU与DDR之间对时序有要求的信号的等长绕线。


8、PCB板如有拼版应放置相应的MARK点


特殊元器件的布局包括：


去耦电容的合理放置； 在满足工艺性的前提下，尽量靠近要去耦的电源引脚放置。


BGA类器件的周边布局； 为BGA IC预留一定的禁止布线区 便于BGA类的IC的维修


双面布局要求； 当进行双面布局时，BGA类的反面投影区域内不允许进行其他元器件的布局；


金属壳体元器件的布局； 如散热片、屏蔽罩 在布局的时候不能相碰，并确保有最小1mm的安装间距


有正负极元器件的布局； 满足功能要求的前提下，尽量安按照一致的方向布局


对热或噪声敏感的元器件的布局 布局的时候尽量远离热源， 对噪声敏感的器件，应远离噪声源，并根据实际情况进行屏蔽和隔离。


信号互连过程中考虑传输线上的寄生参数：


1、传输线的阻性损耗；


2、PCB填充介质的介质损耗；


3、相邻信号耦合而带来的能量损失；


4、走线阻抗不连续；


5、因发射带来的能量损失；


6、走线产生EMI对外辐射造成的损失；


7、邻近效应、趋肤效应等。


走线分类：


电源地网络的走线 差分信号的走线


关键高速信号的走线 普通信号的走线

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