一文带你搞定如何确定PCB布局和布线

PCB(PrintedCircuitBoard)，中文名为pcb电路板，又被称为印刷线路板、印刷电路板，是至关重要的电子器件构件，是电子元件的支承体，是电子元件保护接地的服务提供者。因为它是选用电子器件造纸术制做的，故被称作\”包装印刷\”线路板。

伴随着PCB 规格规定愈来愈小，元器件相对密度规定愈来愈高，PCB 设计方案的困难也越来越大。

怎样完成PCB 高的布通率及其减少设计方案時间，在这里小编谈一谈对PCB 整体规划、合理布局和走线的设计方案方法。

PCB布局原则

1.按照电路功能分块布局

不同区域之间要有明显的界限(通过地来区分)。

2.干扰电路与敏感电路分开

模拟电路容易受影响，所以要与干扰电路分开。

3.干扰电路要远离接口

时钟线、总线、射频线等高频线路要远离外出接口，避免强辐射信号上的干扰耦合到外出信号线上。晶体、晶振、继电器，开关电源等均是强辐射器件。

4.分区域供电并必要分割

数字地与模拟地分开，并用磁珠等来隔离数字和模拟之间的噪声。

一、确定PCB的层数

电路板尺寸和布线层数需要在设计初期确定。布线层的数量以及层叠(STack-up)方式会直接影响到印制线的布线和阻抗。 板的大小有助于确定层叠方式和印制线宽度，实现期望的设计效果。目前多层板之间的成本差别很小，在开始设计时最好采用较多的电路层并使附铜均匀分布。

二、设计规则和限制

要顺利完成布线任务，布线工具需要在正确的规则和限制条件下工作。要对所有特殊要求的信号线进行分类，每个信号类都应该有优先级，优先级越高，规则也越严格。

规则涉及印制线宽度、过孔的最大数量、平行度、信号线之间的相互影响以及层的限制，这些规则对布线工具的性能有很大影响。认真考虑设计要求是成功布线的重要一步。

三、组件的布局

在最优化装配过程中，可制造性设计(DFM)规则会对组件布局产生限制。如果装配部门允许组件移动，可以对电路适当优化，更便于自动布线。

比如，对于电源线的布局：

①在PCB布局中应将电源退耦电路设计在各相关电路附近，而不要放置在电源部分，否则既影响旁路效果，又会在电源线和地线上流过脉动电流，造成窜扰;

②对于电路内部的电源走向，应采取从末级向前级供电，并将该部分的电源滤波电容安排在末级附近;

③对于一些主要的电流通道，如在调试和检测过程中要断开或测量电流，在布局时应在印制导线上安排电流缺口。

另外，要注意稳压电源在布局时，尽可能安排在单独的印制板上。当电源与电路合用印制板时，在布局中，应该避免稳压电源与电路元件混合布设或是使电源和电路合用地线。因为这种布线不仅容易产生干扰，同时在维修时无法将负载断开，到时只能切割部分印制导线，从而损伤印制板。

四、扇出设计

在扇出设计阶段，表面贴装器件的每一个引脚至少应有一个过孔，以便在需要更多的连接时，电路板能够进行内层连接、在线测试和电路再处理。

五、手动布线以及关键信号的处理

手动布线在现在和将来都是印刷电路板设计的一个重要过程，采用手动布线有助于自动布线工具完成布线工作。通过对挑选出的网络(net)进行手动布线并加以固定，可以形成自动布线时可依据的路径。

首先对关键信号进行布线，手动布线或结合自动布线工具均可。布线完成后，再由有关的工程技术人员对这些信号布线进行检查，检查通过后，将这些线固定，然后开始对其余信号进行自动布线。由于地线中阻抗的存在，会给电路带来共阻抗干扰。

六、自动布线

对关键信号的布线需要考虑在布线时控制一些电参数，比如减小分布电感等，在了解自动布线工具有哪些输入参数以及输入参数对布线的影响后，自动布线的质量在一定程度上可以得到保证。在对信号进行自动布线时应该采用通用规则。

通过设置限制条件和禁止布线区来限定给定信号所使用的层以及所用到的过孔数量，布线工具就能按照工程师的设计思想来自动布线。在设置好约束条件和应用所创建的规则后，自动布线将会达到与预期相近的结果，在一部分设计完成以后，将其固定下来，以防止受到后边布线过程的影响。

布线次数取决于电路的复杂性和所定义的通用规则的多少。现在的自动布线工具功能非常强大，通常可完成100%的布线。但是，当自动布线工具未完成全部信号布线时，就需对余下的信号进行手动布线。

七、布线的整理

一些约束条件很少的信号，布线的长度很长，这时可以先判断出哪些布线合理，哪些布线不合理，再通过手动编辑来缩短信号布线长度和减少过孔数量。

PCB布线设计是整个PCB设计中工作量最大的工序，直接影响着PCB板的性能好坏。

在PCB的设计过程中，布线一般有三种境界：

首先是布通，这是PCB设计的最基本的入门要求;

其次是电气性能的满足，这是衡量一块PCB板是否合格的标准，在线路布通之后，认真调整布线、使其能达到最佳的电气性能;

最后是整齐美观，杂乱无章的布线、即使电气性能过关也会给后期改板优化及测试与维修带来极大不便，布线要求整齐划一，不能纵横交错毫无章法。

网络DRC检查及结构检查

质量控制是PCB设计流程的重要组成部分，一般的质量控制手段包括：设计自检、设计互检、专家评审会议、专项检查等。

原理图和结构要素图是最基本的设计要求，网络DRC检查和结构检查就是分别确认PCB设计满足原理图网表和结构要素图两项输入条件。

一般电路板设计师都会有自己积累的设计质量检查Checklist，其中的条目部分来源于公司或部门的规范、另一部分来源于自身的经验总结。专项检查包括设计的Valor检查及DFM检查，这两部分内容关注的是PCB设计输出后端加工光绘文件。