這篇資料為pcb layout初學(xué)者整理了相關(guān)的技術(shù)點(diǎn)及設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)、技巧等知識(shí)，方便初學(xué)者快速上手。希望眾多初學(xué)者能夠有所體會(huì)，好了，廢話不多少，直接進(jìn)入主題。

　　一、什么是pcb layout

　　PCB是印刷電路板(即Printed Circuit Board)的簡(jiǎn)稱。印刷電路板是組裝電子零件用的基板，是在通用基材上按預(yù)定設(shè)計(jì)形成點(diǎn)間連接及印制元件的印制板。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各類產(chǎn)品的電子信息化處理需求逐步增強(qiáng)，新興電子產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，使PCB產(chǎn)品的用途和市場(chǎng)不斷擴(kuò)展。新興的3G手機(jī)、汽車電子、LCD、IPTV、數(shù)字電視、計(jì)算機(jī)的更新?lián)Q代還將帶來(lái)比現(xiàn)在傳統(tǒng)市場(chǎng)更大的PCB市場(chǎng)。

　　LAYOUT是布局規(guī)劃的意思。

　　綜合說(shuō)來(lái)PCB LAYOUT就是印刷電路板布局布線的中文意思。

　　二、Pcb layout基礎(chǔ)之常用電子元器件英文

　　特別是在用PADS9.3或者allegro16.3畫原理圖時(shí)，了解常用電子元器件英文是不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)。一般來(lái)說(shuō)，我們可以用一個(gè)零件的前三個(gè)英文字母來(lái)代替一個(gè)零件，pcb設(shè)計(jì)培訓(xùn)中例如：電阻用RES，電容用CAP，電感用IND，……等等。下面列舉了一些相信能幫助你。

　　電壓 voltage

　　電流 current

　　歐姆 Ohm

　　伏特 Volt

　　安培 Ampere

　　瓦特 Watt

　　電路 circuit

　　電路元件 circuit element，

　　電阻 resistance

　　電阻器 resistor

　　電感 inductance

　　電感器 inductor

　　電容 capacitance

　　電容器 capacitor

　　歐姆定律 Ohm’s law

　　基爾霍夫定律 Kirchhoff’s law

　　基爾霍夫電壓定律 Kirchhoff’s voltage law(KVL)

　　基爾霍夫電流定律 Kirchhoff’s current law(KCL)

　　回路 loop

　　網(wǎng)絡(luò) network

　　無(wú)源二端網(wǎng)絡(luò) passive two-terminal network

　　有源二端網(wǎng)絡(luò) active two-terminal network

　　三、pcb layout中必須要考慮的問(wèn)題

　　pcb設(shè)計(jì)畫電路邊框，邊框線與元件引腳焊盤最短距離不能小于2MM,(一般取5MM較合理)否則下料困難.同一電路板中,電源線.地線比信號(hào)線粗.

　　元件布局原則

　　一般原則:在PCB設(shè)計(jì)中,如果電路系統(tǒng)同時(shí)存在數(shù)字電路和模擬電路.pcblayout培訓(xùn)以及大電流電路,則必須分開(kāi)布局,使各系統(tǒng)之間藕合達(dá)到最小在同一類型電路中,按信號(hào)流向及功能,分塊,分區(qū)放置元件.

　　輸入信號(hào)處理單元,輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)元件應(yīng)靠近pcb設(shè)計(jì)培訓(xùn)電路板邊,使輸入輸出信號(hào)線盡可能短,以減小輸入輸出的干擾.

　　元件放置方向: 元件只能沿水平和垂直兩個(gè)方向排列.否則不得于插件. 當(dāng)元件間電位差較大時(shí),元件間距應(yīng)足夠大,防止出現(xiàn)放電現(xiàn)象.

　　元件間距.對(duì)于中等密度板,小元件,如小功率電阻,電容,二極管,等分立元件彼此的間距與插件,焊接工藝有關(guān),波峰焊接時(shí),元件間距可以取50-100MIL(1.27–2.54MM)手工可以大些,如取100MIL,集成電路芯片,元件間距一般為100–150MIL在而已進(jìn)IC去藕電容要靠近芯片的電源秋地線引腳.不然濾波效果會(huì)變差.在數(shù)字電路中,為保證數(shù)字電路系統(tǒng)可靠工作,

　　在每一數(shù)字集成電路芯片的電源和地之間均放置IC去藕電容.去藕電容一般采用瓷片電容,容量為0.01~0.1UF去藕電容容量的選擇一般按系統(tǒng)工作頻率F的倒數(shù)選擇.此外,在電路電源的入口處的電源線和地線之間也需加接一個(gè)10UF的電容,以及一個(gè)0.01UF的瓷片電容.

　　時(shí)鐘電路元件盡量靠近單片機(jī)芯片的時(shí)鐘信號(hào)引腳,以減小時(shí)鐘電路的連線長(zhǎng)度.且下面最好不要走線.剛印刷導(dǎo)線電阻大,線上的電壓降也就大,影響電路的性能, 線寬太寬,則布線密度不高,板面積增加,除了增加成本外,也不利于小型化.

　　如果電流負(fù)荷以20A/平方毫米計(jì)算,當(dāng)覆銅箔厚度為0.5MM時(shí),(一般為這么多,)則1MM(約40MIL)線寬的電流負(fù)荷為1A,因此,線寬取1–2.54MM(40–100MIL)能滿足一般的應(yīng)用要求,大功率設(shè)備板上的地線和電源,根據(jù)功率大小,可適當(dāng)增加線寬,而在小功率的數(shù)字電路上,為了提高布線密度,最小線寬取0.254–1.27MM(10–15MIL)就能滿足.

　　四、pcb layout工程師應(yīng)該熟悉的幾種模塊

　　下面是在pcb設(shè)計(jì)中經(jīng)常會(huì)碰到的幾個(gè)模塊，作為一個(gè)pcb layout工程師應(yīng)該對(duì)這些熟悉。

　　I-mode 和 CHTML

　　i-mode是日本電信(NTT)的子公司DoCoMo在日本市場(chǎng)推出的無(wú)線通訊服務(wù)。是目前世界上使用人數(shù)最多(都在日本)的無(wú)線互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。I-mode 和 WAP

　　的主要區(qū)別在于：I-mode 的內(nèi)容是用CHTML寫成的，因此現(xiàn)行的大部分網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容只要稍做修改可以使用;而WAP使用的是WML，pcb

　　layout培訓(xùn)現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容必須轉(zhuǎn)化為WML才能被WAP所使用。

　　CHTML(Compact HTML)HTML的一種變體。與HTML大部分兼容。

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　　藍(lán)牙(BlueTooth)

　　藍(lán)牙是一種支持設(shè)備短距離通信(一般是10m之內(nèi))的無(wú)線電技術(shù)。

　　Pcb layout設(shè)計(jì)培訓(xùn)能在包括移動(dòng)電話、PDA、無(wú)線耳機(jī)、筆記本電腦、相關(guān)外設(shè)等眾多設(shè)備之間進(jìn)行無(wú)線信息交換。它的標(biāo)準(zhǔn)是IEEE802.15。工作在 2.4HGz頻帶。帶寬為1Mb/s

　　(注：藍(lán)牙這名字很有意思，來(lái)自公元10世紀(jì)統(tǒng)一丹麥和瑞典的斯堪的納維亞國(guó)王的名字。)

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　　Wireless LAN

　　無(wú)線局域網(wǎng)，是由局域網(wǎng)發(fā)展而來(lái)，標(biāo)準(zhǔn)是IEEE802.11、IEEE802.11b 和IEEE802.11a。其中802.11b工作在2.4GHz頻帶，帶寬可達(dá)11Mbps。而802.11a定義在5GHz頻帶，帶寬有望達(dá)到54Mb/s 。但相應(yīng)地，Wireless

　　HomeRF

　　HomeRF主要為家庭網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的無(wú)線射頻技術(shù)，是IEEE802.11與DECT的結(jié)合，旨在降低成本。HomeRF也采用了擴(kuò)頻技術(shù)，工作在2.4GHz頻帶，目前HomeRF的帶寬為1～2Mb/s，未來(lái)會(huì)增到10Mb/s。

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　　SyncML

　　SyncML是一種行業(yè)通用的移動(dòng)數(shù)據(jù)同步化協(xié)議。利用SyncML可使移動(dòng)設(shè)備上的數(shù)據(jù)與遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)保持同步狀態(tài)。由Ericsson、 IBM、 Lotus、

　　Matsushita、Motorola、 Nokia、 Palm、 Psion和Starfish Software等公司組成的協(xié)會(huì)所開(kāi)發(fā)。

　　五、pcb layout基礎(chǔ)之電源、地線的處理

　　對(duì)每個(gè)從事電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)的工程人員來(lái)說(shuō)都明白地線與電源線之間噪音所產(chǎn)生的原因，pcblayout既使在整個(gè)PCB板中的布線完成得都很好，但由于電源、 地線的考慮不周到而引起的干擾，會(huì)使產(chǎn)品的性能下降，有時(shí)甚至影響到產(chǎn)品的成功率。所以對(duì)電、地線的布線要認(rèn)真對(duì)待，把電、地線所產(chǎn)生的噪音干擾降到最低限度，以保證產(chǎn)品的質(zhì)量。 現(xiàn)只對(duì)降低式抑制噪音作以表述：

　　A、用大面積銅層作地線用,在印制板上把沒(méi)被用上的地方都與地相連接作為地線用。pcb設(shè)計(jì)培訓(xùn)或是做成多層板，電源，地線各占用一層。

　　B、眾所周知的是在電源、地線之間加上去耦電容。

　　C、盡量加寬電源、地線寬度，最好是地線比電源線寬，它們的關(guān)系是：地線>電源線>信號(hào)線，pcb設(shè)計(jì)通常信號(hào)線寬為：0.2～0.3mm,最經(jīng)細(xì)寬度可達(dá)0.05～0.07mm,電源線為1.2～2.5mm

　　對(duì)數(shù)字電路的PCB可用寬的地導(dǎo)線組成一個(gè)回路, 即構(gòu)成一個(gè)地網(wǎng)來(lái)使用(模擬電路的地不能這樣使用)。

　　六、pcb layout必須要了解EMI的三要素

　　要減少或者避免EMI的一些危害，我們必須要了解他。EMC電磁兼容是pcb layout必須的一課。不知道如何減少EMI，那么這樣做pcb layout是沒(méi)有很大價(jià)值的

　　電磁干擾三要素:

　　騷擾源

　　耦合途徑

　　敏感設(shè)備

　　為了實(shí)現(xiàn)電磁兼容，必須從上面三個(gè)基本要素出發(fā)，運(yùn)用技術(shù)和組織兩方面措施。

　　所謂技術(shù)措施，就是從分析電磁騷擾源、耦合途徑和敏感設(shè)備著手，采取有效的 技術(shù)手段，抑制騷擾源、消除或減弱騷擾的耦合、降低敏感設(shè)備對(duì)騷擾的響應(yīng)或增加電磁敏感性電平;

　　為了對(duì)人為騷擾進(jìn)行限制，并驗(yàn)證所采用的技術(shù)措施的有效性，還必須采取組織措施，制定和遵循一套完整的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，進(jìn)行合理的頻譜分配，控制與管理頻譜的使用，依據(jù)頻率、工作時(shí)間、天線方向性等規(guī)定工作方式，分析電磁環(huán)境并選擇布置地域，進(jìn)行電磁兼容性管理等。

　　電磁騷擾源：任何形式的自然或電能裝置所發(fā)射的電磁能量，能使共享同一環(huán)境的人或其它生物受到傷害，或使其它設(shè)備、分系統(tǒng)或系統(tǒng)發(fā)生電磁危害，導(dǎo)致性能降低或失效，即稱為電磁騷擾源。

　　耦合途徑：即傳輸電磁騷擾的通路或媒介。

　　敏感設(shè)備(Victim): 是指當(dāng)受到電磁騷擾源所發(fā)射的電磁量的作用時(shí)，會(huì)受到傷害的人或其它生物，以及會(huì)發(fā)生電磁危害，導(dǎo)致性能降低或失效的器件、設(shè)備、分系統(tǒng)或系統(tǒng)。許多器件、設(shè)備、分系統(tǒng)或系統(tǒng)可以既是電磁騷擾源又是敏感設(shè)備。

　　七、pcb layout初學(xué)者如何理解差分信號(hào)

　　什么是差分信號(hào)? 通俗地說(shuō)，就是驅(qū)動(dòng)端發(fā)送兩個(gè)等值、反相的信號(hào)，接收端通過(guò)比較這兩個(gè)電壓的差值來(lái)判斷邏輯狀態(tài)“0”還是“1”。而承載差分信號(hào)的那一對(duì)線就稱為差分線。差分線阻抗怎么算?各種差分信號(hào)的阻抗都不一樣的，比如USB的D+ D-，差分線阻抗是90ohm，1394的差分線是110ohm，最好先看看規(guī)格書或者相關(guān)資料?，F(xiàn)在已經(jīng)有很多計(jì)算阻抗工具，比如polar的si9000，影響差分阻抗的因素有線寬、差分線間距、介質(zhì)介電常數(shù)、介質(zhì)的厚度(差分線到參考面之間的介質(zhì)厚度)，一般是調(diào)整差分線間距和線寬來(lái)控制差分阻抗的。做板的時(shí)候也要跟廠家說(shuō)明哪些線要控制阻抗。一個(gè)差分信號(hào)是用一個(gè)數(shù)值來(lái)表示兩個(gè)物理量之間的差異。從嚴(yán)格意義上來(lái)講,所有電壓信號(hào)都是差分的,因?yàn)橐粋€(gè)電壓只能是相對(duì)于另一個(gè)電壓而言的。在某些系統(tǒng)里,系統(tǒng)'地'被用作電壓基準(zhǔn)點(diǎn)。當(dāng)'地'當(dāng)作電壓測(cè)量基準(zhǔn)時(shí),這種信號(hào)規(guī)劃被稱之為單端的。我們使用該術(shù)語(yǔ)是因?yàn)樾盘?hào)是用單個(gè)導(dǎo)體上的電壓來(lái)表示的。

　　對(duì)于 PCB LAYOUT工程師來(lái)說(shuō)，最關(guān)注的還是如何確保在實(shí)際走線中能完全發(fā)揮差分走線的這些優(yōu)勢(shì)。也許只要是接觸過(guò) Layout 的人都會(huì)了解差分走線的一般要求，pcb設(shè)計(jì)那就是“等長(zhǎng)、等距”。等長(zhǎng)是為了保證兩個(gè)差分信號(hào)時(shí)刻保持相反極性，減少共模分量;等距則主要是為了保證兩者差分阻抗一致，減少反射。“盡量靠近原則”有時(shí)候也是差分走線的要求之一。 差分走線也可以走在不同的信號(hào)層中，但一般不建議這種走法，因?yàn)椴煌膶赢a(chǎn)生的諸如阻抗、過(guò)孔的差別會(huì)破壞差模傳輸?shù)男Ч?，引入共模噪聲。此外，如果相鄰兩層耦合不夠緊密的話，會(huì)降低差分走線抵抗噪聲的能力，但如果能保持和周圍走線適當(dāng)?shù)拈g距，串?dāng)_就不是個(gè)問(wèn)題。在一般頻率(GHz 以下)，EMI 也不會(huì)是很嚴(yán)重的問(wèn)題，實(shí)驗(yàn)表明，相距 500Mils 的差分走線，在3 米之外的輻射能量衰減已經(jīng)達(dá)到 60dB，足以滿足 FCC 的電磁輻射標(biāo)準(zhǔn)，所以設(shè)計(jì)者根本不用過(guò)分擔(dān)心差分線耦合不夠而造成電磁不兼容問(wèn)題。但所有這些規(guī)則都不是用來(lái)生搬硬套的，不少工程師似乎還不了解高速差分信號(hào)傳輸?shù)谋举|(zhì)。下面重點(diǎn)討論一下 PCB 差分信號(hào)設(shè)計(jì)中幾個(gè)常見(jiàn)的誤區(qū)。