关于PCB设计必须掌握的基础知识

想要成为一名硬件工程师首先必须掌握的就是PCB的设计与绘制，这里我们为大家整理了几条设计技巧。

1、如果设计的电路系统中包含FPGA器件，则在绘制原理图前必需使用Quartus II软件对管脚分配进行验证。(FPGA中某些特殊的管脚是不能用作普通IO的)。

2、4层板从上到下依次为：信号平面层、地、电源、信号平面层;6层板从上到下依次为：信号平面层、地、信号内电层、信号内电层、电源、信号平面层。6层以上板(优点是：防干扰辐射)，优先选择内电层走线，走不开选择平面层，禁止从地或电源层走线(原因：会分割电源层，产生寄生效应)。

3、多电源系统的布线：如FPGA+DSP系统做6层板，一般至少会有3.3V+1.2V+1.8V+5V。

3.3V一般是主电源，直接铺电源层，通过过孔很容易布通全局电源网络;

5V一般可能是电源输入，只需要在一小块区域内铺铜。且尽量粗(你问我该多粗——能多粗就多粗，越粗越好);



1.2V和1.8V是内核电源(如果直接采用线连的方式会在面临BGA器件时遇到很大困难)，布局时尽量将1.2V与1.8V分开，并让1.2V或1.8V内相连的元件布局在紧凑的区域，使用铜皮的方式连接，如图：



总之，因为电源网络遍布整个PCB，如果采用走线的方式会很复杂而且会绕很远，使用铺铜皮的方法是一种很好的选择!

4、邻层之间走线采用交叉方式：既可减少并行导线之间的电磁干扰(高中学的哦)，又方便走线。

5、模拟数字要隔离，怎么个隔离法?布局时将用于模拟信号的器件与数字信号的器件分开，然后从AD芯片中间一刀切!

模拟信号铺模拟地，模拟地/模拟电源与数字电源通过电感/磁珠单点连接。



6、基于PCB设计软件的PCB设计也可看做是一种软件开发过程，软件工程最注重“迭代开发”的思想，我觉得PCB设计中也可以引入该思想，减少PCB错误的概率。

(1) 原理图检查，尤其注意器件的电源和地(电源和地是系统的血脉，不能有丝毫疏忽);
(2) PCB封装绘制(确认原理图中的管脚是否有误);
(3) PCB封装尺寸逐一确认后，添加验证标签，添加到本次设计封装库;
(4) 导入网表，边布局边调整原理图中信号顺序(布局后不能再使用OrCAD的元件自动编号功能);
(5) 手工布线(边布边检查电源地网络，前面说过：电源网络使用铺铜方式，所以少用走线);

总之，PCB设计中的指导思想就是边绘制封装布局布线边反馈修正原理图(从信号连接的正确性、信号走线的方便性考虑)。

7、晶振离芯片尽量近，且晶振下尽量不走线，铺地网络铜皮。多处使用的时钟使用树形时钟树方式布线。

8、连接器上信号的排布对布线的难易程度影响较大，因此要边布线边调整原理图上的信号(但千万不能重新对元器件编号)。

9、多板接插件的设计：

(1) 使用排线连接：上下接口一致;

(2) 直插座：上下接口镜像对称，如下图：



10、模块连接信号的设计：

(1) 若2个模块放置在PCB同一面，则管教序号大接小小接大(镜像连接信号);

(2) 若2个模块放在PCB不同面，则管教序号小接小大接大。

这样做能放置信号像上面的右图一样交叉。当然，上面的方法不是定则，我总是说，凡事随需而变(这个只能自己领悟)，只不过在很多情况下按这种方式设计很管用罢了。

11、电源地回路的设计：



上图的电源地回路面积大，容易受电磁干扰。



上图通过改进——电源与地线靠近走线，减小了回路面积，降低了电磁干扰(679/12.8，约54倍)。因此，电源与地尽量应该靠近走线!而信号线之间则应该尽量避免并行走线，降低信号之间的互感效应。