PCB设计

在PCB设计中，Design Rule设计规则是关系到一个PCB设计成败的关键。所有设计师的意图，对于设计的功能体现都通过设计规则这个灵魂来驱动和实现。精巧细致的规则定义可以帮助设计师在PCB布局布线的工作中得心应手，节省工程师的大量精力和时间，帮助设计师实现优秀的设计意图，大大方便设计工作的进行。

整个PCB设计都需要遵守规则定义。包括最基本的电气规则（间距，短路断路），布线规则（线宽，走线风格，过孔样式，扇出等），平面规则（电源地平面层连接方式，铺铜连接方式）；以及其他常用的辅助规则如布局规则，制造规则，高速设计规则，信号完整性规则等等。在设计完成之后，还可进行规则检查Design Rule Check来重新审视您的设计，看看有无违反规则的情况发生并加以改进和完善。

本次小技巧解决问题6：如何将不同的区域设置不同的规则？介绍在AlTIum Designer中采用Room来分块分区域，然后针对该区域进行相应的规则设置和应用。

巧用Room设置特定区域里的线宽规则

PCB抄板及设计工作中，我们常常要对电路板进行调试与测试，六类模块电路板的调试就是其中一种，为了能让大家更好的理解六类模块电路板的调试技术，我先给大家简单的介绍一下六类模块。六类模块的核心部件是线路板，其设计结构、制作工艺基本上就决定了产品的性能指标，六类模块执行的标准是 EIA/TIA 568B.2-1，当中最为重要的参数是插入损耗、回波损耗、近端串扰等。

插入损耗 (Insert Loss)：由于传输通道阻抗的存在，它会随着信号频率的增加而使信号的高频分量衰减加大，衰减不仅与信号频率有关，也与传输距离有关，随着长度的增加，信号衰减也会随着增加。回波损耗(Return Loss)：由于产品中阻抗发生变化，就会产生局部震荡，致使信号反射，被反射到发送端的一部分能量会形成噪音，导致信号失真，降低传输性能。如全双工的千兆网，会将反射信号误认为是收到的信号而引起有用信号的波动，造成混乱，反射的能量越少，就意味着通道采用线路的阻抗一致性越好，传输信号越完整，在通道上的噪音就越小。

回波损耗RL的计算公式：

1946年第一台通用计算机在美国诞生，它的占地面积高达170平方米，而如今我们的主机甚至可以做到像一个U盘这么小。作为主机的一部分，PC电源也在不停的进化。今天，我就来简要说说关于PC电源内部电路设计的主要进化路线。

重温电源PCB结构

信号完整性是指信号在传输路径上的质量，即信号在电路中能以正确的时序和电压电平作出响应的能力。如果电路设计能够达到把信号以规定的时序、持续时间和电压幅值在互连系统中传输，就表明该电路具有良好的信号完整性。信号完整性问题体现在很多方面，当信号上升时间减小到一定的程度，电路板上的寄生电容和寄生电感开始导致一些可能影响电路性能的噪声信号和瞬态信号时，就需要考虑信号的完整性问题，它可能会造成以下问题的发生：

PCB layout工程师每天对着板子成千上万条走线，各种各样的封装，重复着拉线的工作，也许很多人会觉得是很枯燥无聊的工作内容。看似软件操作搬运工，其实设计人员在过程中要在各种设计规则之间做取舍，兼顾性能，成本，工艺等各个方面，又要注意到板子布局的合理整齐，并没有看上去的那么简单，需要更多的智慧。好的工作习惯，会让你受益匪浅，使你的设计更合理，生产更容易，性能更好。下面给大家列出以下六个让你受益匪浅的好习惯。
　　
(一) 细节决定成败
　　
PCB设计是一个细致的工作，需要的就是细心和耐心。刚开始做设计的新手经常犯的错误就是一些细节错误。器件管脚弄错了，器件封装用错了，管脚顺序画反了等等，有些可以通过飞线来解决，有些可能就让一块板子直接变成了废品。画封装的时候多检查一遍，投板之前把封装打印出来和实际器件比一下，多看一眼，多检查一遍不是强迫症，只是让这些容易犯的低级错误尽量避免。否则设计的再好看的板子，上面布满飞线，也就远谈不上优秀了。
　　
(二) 学会设置规则

1.设计应按一定顺序方向进行，例如可以由左往右和由上而下的顺序进行

2.布线条宽窄和线条间距要适中，电容器两焊盘间距应尽可能与电容引线脚的间距相符;

3.设计布线图时走线尽量少拐弯，力求线条简单明了。

4.设计布线图时要注意管脚排列顺序，元件脚间距要合理。

5.布线方向：

从焊接面看，元件的排列方位尽可能保持与原理图相一致，布线方向最好与电路图走线方向相一致，因生产过程中通常需要在焊接面进行各种参数的检测，故这样做便于生产中的检查，调试及检修(注：指在满足电路性能及整机安装与面板布局要求的前提下)。

近几年，网络数量的增加、更严格的设计约束和布线密度，以及向高速度、高密度项目的逐步迁移，加剧了PCB的复杂性。幸运的是，PCB设计工具近年来已得到稳步发展，以应对这种日渐复杂的设计领域所带来的挑战。一项重大改变——3D功能的采用，有望使设计者可以兼顾设计创新和全球市场的竞争力。

3D设计面临的挑战

传统上，电路板设计者都依赖于设计样机，以便在制造前确保设计的形状、适配度和功能性。虽然可行，但这种方法有许多缺点。

首先，在制造出实际样机之前设计者不能确定电路板是否适合。

其次，这种方法一般会导致设计过程中需要多次制作样机。

1、元器件的合理布局

(1)充分考虑电源对单片机的影响。电源做得好，整个电路的抗干扰就解决了一大半。许多单片机对电源噪声很敏感，要给单片机电源加滤波电路或稳压器，以减小电源噪声对单片机的干扰。比如，可以利用磁珠和电容组成π形滤波电路，当然条件要求不高时也可用100Ω电阻代替磁珠。

(2)如果单片机的I/O口用来控制电机等噪声器件，在I/O口与噪声源之间应加隔离(增加π形滤波电路)。控制电机等噪声器件，在I/O口与噪声源之间应加隔离(增加π形滤波电路)。

(3)注意晶振PCB设计布线。晶振与单片机引脚尽量靠近，用地线把时钟区隔离起来，晶振外壳接地并固定。此措施可解决许多疑难问题。

(4)电路板合理分区，如强、弱信号，数字、模拟信号。尽可能把干扰源(如电机，继电器)与敏感元件(如单片机)远离。

(5)用地线把数字区与模拟区隔离，数字地与模拟地要分离，最后在一点接于电源地。A/D、D/A芯片PCB设计布线也以此为原则，厂家分配A/D、D/A芯片引脚排列时已考虑此要求。

(6)单片机和大功率器件的地线要单独接地，以减小相互干扰。大功率器件尽可能放在电路板边缘。

对于电子产品来说，印制线路板设计是其从电原理图变成一个具体产品必经的一道设计工序，其设计的合理性与产品生产及产品质量紧密相关，而对于许多刚从事电子设计的人员来说，在这方面经验较少，虽然已学会了印制线路板设计软件，但设计出的印制线路板常有这样那样的问题，而许多电子刊物上少有这方面文章介绍，笔者曾多年从事印制线路板设计的工作，在此将印制线路板设计的点滴经验与大家分享，希望能起到抛砖引玉的作用。

板的布局：

1. 印制线路板上的元器件放置的通常顺序：

1）放置与结构有紧密配合的固定位置的元器件，如电源插座、指示灯、开关、连接件之类，这些器件放置好后用软件的LOCK 功能将其锁定，使之以后不会被误移动；

2）放置线路上的特殊元件和大的元器件，如发热元件、变压器、IC 等；

3）放置小器件。

2. 元器件离板边缘的距离：可能的话所有的元器件均放置在离板的边缘3mm以内或至少大于板厚，这是由于在大批量生产的流水线插件和进行波峰焊时，要提供给导轨槽使用，同时也为了防止由于外形加工引起边缘部分的缺损，如果印制线路板上元器件过多，不得已要超出3mm范围时，可以在板的边缘加上3mm的辅边，辅边开V 形槽，在生产时用手掰断即可。

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