第一篇：高速PCB設計心得

一：前言

隨著PCB系統的向著高密度和高速度的趨勢不斷的發展，電源的完整性問題，信號的完整性問題（SI），以及EMI，EMC的問題越來越突出，嚴重的影響了系統的性能甚至功能的實現。所謂高速并沒有確切的定義，當然并不單單指時鐘的速度，還包括數字系統上升沿及下降沿的跳變的速度，跳變的速度越快，上升和下降的時間越短，信號的高次諧波分量越豐富，當然就越容易引起SI，EMC，EMI的問題。本文根據以往的一些經驗在以下幾個方面對高速PCB的設計提出一些看法，希望對各位同事能有所幫助。? 電源在系統設計中的重要性 ? 不同傳輸線路的設計規則 ? 電磁干擾的產生以及避免措施

二：電源的完整性

1． 供電電壓的壓降問題。

隨著芯片工藝的提高，芯片的內核電壓及IO電壓越來越小，但功耗還是很大，所以電流有上升的趨勢。在內核及電壓比較高，功耗不是很大的系統中，電壓壓降問題也許不是很突出，但如果內核電壓比較小，功耗又比較大的情況下，電源路徑上的哪怕是0.1V的壓降都是不允許的，比如說ADI公司的TS201內核電壓只有1.2V，內核供電電流要2.68A，如果路徑上有0.1歐姆的電阻，電壓將會有0.268V的壓降，這么大的壓降會使芯片工作不正常。如何盡量減小路徑上的壓降呢？主要通過以下幾種方法。a：盡量保證電源路徑的暢通，減小路徑上的阻抗，包括熱焊盤的連接方式，應該盡量的保持電流的暢通，如下圖1和圖2的比較，很明顯圖2中選擇的熱焊盤要強于圖1。

b：盡量增加大電流層的銅厚，最好能鋪設兩層同一網絡的電源，以保證大電流能順利的流過，避免產生過大的壓降，關于電流大小和所流經銅厚的關系如表1所示。

（表1）oz.銅即35微米厚，2 oz.70微米, 類推

舉例說，線寬0.025英寸，采用2 oz.盎斯的銅，而允許溫升30度，那查表可知，最大安全電流是 4.0A。2． 同步開關噪聲的問題。

同步開關噪聲（Simultaneous Switch Noise，簡稱SSN）是指當器件處于開關狀態，產生瞬間變化的電流（di/dt），在經過回流途徑上存在的電感時，形成交流壓降，從而引起噪聲，所以也稱為Δi噪聲。開關速度越快，瞬間電流變化越顯著，電流回路上的電感越大，則產生的SSN越嚴重。基本公式為：

VSSN=N·LLoop·(dI/dt)

公式1。

其中I指單個開關輸出的電流，N是同時開關的驅動端數目，LLoop為整個回流路徑上的電感，而VSSN就是同步開關噪聲的大小。

如果是由于封裝電感而引起地平面的波動，造成芯片地和系統地不一致，芯片的地被抬高這種現象我們稱為地彈（Groundbounce）。同樣，如果是由于封裝電感引起的芯片和系統電源被降低，就稱為電源反彈（PowerBounce）。如果芯片內部多個驅動同時開關時，會造成很大的芯片電源電壓的壓降和地平面的抬高，從而造成芯片的驅動能力的降低，電路速度會減慢。由公式1可知減小回路電感可以減小VSSN，其中回路電感包括芯片管腳的寄生電感，芯片內部電源和芯片內部地的電感，系統的電源和地的電感，以及信號線自身的電感，這四部分組成。所以見小VSSN的辦法主要有以下幾種方式。

a : 降低芯片內部驅動器的開關速率和同時開關的數目，以減小di/dt，不過這種方式不現實，因為電路設計的方向就是更快，更密。b : 降低系統供給電源的電感，高速電路設計中要求使用單獨的電源層，并讓電源層和地平面盡量接近。

c :降低芯片封裝中的電源和地管腳的電感，比如增加電源/地的管腳數目，減短引線長度，盡可能采用大面積鋪銅。

d :增加電源和地的互相耦合電感也可以減小回路總的電感，因此要讓電源和地的管腳成對分布，并盡量靠近。

3.地的分割原則

任何一根信號線中的電流都要通過和它臨近的地平面來回到它的驅動端，所以我們進行地的分割的時候要避免避免割斷高速信號的回留路徑，如下圖3所示：

（圖3）

上面的信號回路的電流不得不繞過分割槽，這樣會產生很多相關的EMI問題，以及會給信號線的阻抗匹配產生影響。

三：不同傳輸線路的設計規則

根據信號線所處印制版中的層疊位置可以將信號線分為微帶線和帶狀線，其中微帶線是指在PCB的表層所走的線，有一層介質和它相臨，信號傳輸速度較帶狀線要快，帶狀線在PCB的內層，有兩層介質相臨，信號傳輸速度比微帶線要慢，但是EMI，EMC以及串擾等性能要好的多，所以建議高速信號都走成帶狀線。

根據信號線傳輸信號的方式最常見的有兩種方式包括單端線和差分線。其中影響單端線傳輸性能的包括信號的反射和串擾。差分線雖然噪聲免疫，但對阻抗控制，差分對間的線長要有嚴格的控制。下面分別對影響單端線和差分線性能的因素進行一下分析。1． 單端線反射的形成以及消除辦法

我們知道如果源端的阻抗和終端的阻抗相匹配那么信號的功率 將會是最大，如果終端和源端阻抗不匹配則將會引起信號的反射，部分信號還會輻射出去造成EMI問題。

（圖4）

那么什么時候反射不用考慮，什么時候不得不考慮呢？如圖4所示，假設信號從源端由高電平變為低電平傳輸出去，信號傳輸延時為Tp，（有的文檔將沿跳變時間<=四分之一Tp做為把信號線看成微波中傳輸線的條件）如果2Tp小于信號沿的跳邊時間的話，反射因素就不用考慮，因為不會影響電平的判斷，只會使沿的跳變不規則。相反的如果2Tp大于信號沿跳變的時間，那么反射會在發射端形成振鈴現象，會影響到電平的判斷，所以要考慮影響。信號線在介質中的傳輸速度為：

公式2 公式2為信號線為帶狀線時的傳輸公式。當信號線為微帶線時，傳輸的介電常數的計算公式為：

公式3

如果信號線過長則反射因素就不得不考慮。解決的辦法可以在線上串一個小歐姆阻值的電阻，還可以并一個小容值的電容，不過這種方法不太現實。圖5為串聯電阻之前的波形，圖6為串聯電阻之后的波形。

2． 影響信號間串擾的因素及解決辦法。

串擾是信號傳輸中常見的問題，有些說法只要控制間距是線寬的3倍就可以了，也就是常說的3W原則，這種說法只是說間距越大越好，但還是不夠全面。

（圖7）

由圖7可知除了和線間距D有關，還和走線層和參考平面的高度H有關。D越大越好，H越小越好。隨著PCB的密度越來越高，有時候不能滿足3W原則，這就要根據系統的實際情況，看多大的串擾能夠忍受，另外由于工藝的原因H也不能太小，一般都不要小于5mil。圖8和圖9為調整線間距和H前后的對比。3． 差分線阻抗匹配和走線應注意事項

現今LVDS走線越來越流行，主要原因是因為它是采用一對線 對一個信號進行傳輸，其中一根上傳輸正信號，另一根上傳輸相反的電平，在接收端相減，這樣可以把走線上的共模噪聲消除。另外就是因為它的低功耗，LVDS一般都采用電流驅動，電壓幅度才350mvpp。當然它也有缺點就是需要2倍寬度的走線數來傳輸數據。

差分線一般傳輸信號的速度都比較快，所以要進行嚴格的阻抗控制，一般都控制在100歐姆。下圖10為一個差分傳輸模型，其中Z11和Z22分別為兩跟信號線的特性阻抗，K為另外一跟線對自己的耦合系數。I為線上的電流。

圖10 1線上任意一點的電壓為V1=Z11*i1+Z11*i1*K 2線上任意一點的電壓為 V2=Z22*i2+Z22*i2*K因為Z11=Z22=Z0，i1=-i2,所以V1和V2大小相等方向相反。所以差分阻抗為 Zdiff=2*Z0*（1-K）

公式4 由公式4可知差分阻抗不僅和單跟線的特性阻抗Z0有關，還和耦合系數K有關，所以調整線寬，間距，介電常數，電介質厚度，都會影響到差分阻抗。

另外差分線大多應用在源同步時鐘系統當中，這就要求數據線和時鐘線的長度要匹配，類外由差分線自身的特性要求一對之間的兩跟線要匹配。下圖11為等長的理想的差分線在接收端的情形?？梢钥吹絻筛€完全等延時，再相減之后不會出現誤碼。而圖12為其中一跟線的延時比另一跟要長的情形，這樣再相減誤碼很容易產生。

圖11

圖12 由于布線工具和器件本身以及工藝的原因很難做到沒一對線和對與對之間的線都匹配，至于相差多少合適，并沒有嚴格的公式，即使有也要具體情況具體分析，不可能都使用。根據以往的調試經驗當信號工作在500MHZ~~800MHZ之間時，對內相差80mil，對間和時鐘相差+-250mil，不會出現問題。（僅做參考）。

四：電磁干擾的產生及避免措施

EMI即電磁輻射是很常見的問題，主要減少電磁輻射的辦法有以下幾種方法：

a ：屏蔽。在比較敏感或高速的信號周圍用地平面進行屏蔽，每格1000mil打一個地孔。

b ：避免或減小信號的環路面積。由電磁場理論可知變化的電場產生變化的磁場，當開關頻率很高的時候，會由環路向外輻射電磁能量，也容易接收外面的磁場，就象是一個天線，所以應該盡量避免。c ：做好電源的濾波。濾波的器件主要包括磁珠和電容。磁珠類似帶通濾波器，可以抑制高頻，選擇不同容值的電容可以針對不同頻率的濾波起到旁路作用。五：總結

隨著PCB密度，速度的提高，以及工藝方面的限制，信號完整性問題，以及電磁兼容問題會越來越突出，但只要我們依據一定的設計準則，通過一些仿真軟件比如說Hyperlynx，還是可以把高速設計問題很好的解決。

第二篇：PCB高速4層板以上布線總結

高速板4層以上布線總結

（工作之余總結，謹供切磋）

1、3點以上連線，盡量讓線依次通過各點，便于測試，線長盡量短，如下圖（按前一種）：

2、引腳之間盡量不要放線，特別是集成電路引腳之間和周圍。

3、不同層之間的線盡量不要平行，以免形成實際上的電容。

4、布線盡量是直線，或45度折線，避免產生電磁輻射。

5、地線、電源線至少10-15mil以上（對邏輯電路）。

6、盡量讓鋪地多義線連在一起，增大接地面積。線與線之間盡量整齊。

7、注意元件排放均勻，以便安裝、插件、焊接操作。文字排放在當前字符層，位置合理，注意朝向，避免被遮擋，便于生產。

8、元件排放多考慮結構，貼片元件有正負極應在封裝和最后標明，避免空間沖突。

9、目前印制板可作4—5mil的布線，但通常作6mil線寬，8mil線距，12/20mil焊盤。布線應考慮灌入電流等的影響。

10、功能塊元件盡量放在一起，斑馬條等LCD附近元件不能靠之太近。

11、過孔要涂綠油（置為負一倍值）。

12、電池座下最好不要放置焊盤、過空等，PAD和VIL尺寸合理。

13、布線完成后要仔細檢查每一個聯線（包括NETLABLE）是否真的連接上（可用點亮法）。

14、振蕩電路元件盡量靠近IC，振蕩電路盡量遠離天線等易受干擾區。晶振下要放接地焊盤。

15、多考慮加固、挖空放元件等多種方式，避免輻射源過多。

16、設計流程：A：設計原理圖；B：確認原理；C：檢查電器連接是否完全；D：檢查是否封裝所有元件，是否尺寸正確；E：放置元件；F：檢查元件位置是否合理（可打印1：1圖比較）；G：可先布地線和電源線；H：檢查有無飛線（可關掉除飛線層外其他層）；I：優化布線；J：再檢查布線完整性；K：比較網絡表，查有無遺漏；L：規則校驗，有無不應該的錯誤標號；M：文字說明整理；N：添加制板標志性文字說明；O：綜合性檢查。

第三篇：PCB設計總結

設計總結

通過本次設計，我體會到整個設計的流程是從規則設置-----元件布局------過孔扇出與布線-----鋪銅的處理-----走線優化------驗證設計----處理絲印與出GERBER。

在該設計過程中，我出現了很多問題，現歸納如下：

1，對布局的思考太死板，沒考慮到對后面走線的影響。2，走線不夠通順，不能很好的結合原理圖來走線。3，哪些地方該鋪銅，哪些地方不應鋪銅比較模糊。4，軟件設置不夠熟悉。

由此總結幾點要點。

一，關于過孔與鋪銅的總結：

1，過孔盡量打到柵格點上，且保持對齊。

2，大電源部分要多打過孔，對于電感的處理，變壓器的處理要注意。

鋪銅不要超過焊盤下邊緣。

3，銅箔寬度不要太大，5.5~6.5mil,不能小于4.5，不要用整數、4，銅箔寬度盡量保持一致。

5，電源層大電源銅箔挖出一塊區域作為小電源銅箔，可以通過設置其優先級，來達到鋪銅效果。不同電源銅箔間距一致，一般25mil適宜。倒角一般采用45°。二，關于走線的總結：

1，走線不能出現任意角度，一般保持45°角。

2，兩個串聯電容中間走線要加粗。走線間距保持3倍線寬較宜。

3，電源引腳對應的耦合電容要直連，保持電源電路通順。

4，對于FPGA以及數據收發IC的IO口可以通過交換引腳是走線通順。交換時保持數據口對應關系。5，模擬電路與數字電路走線要區分開，防止干擾產生。對應運放電路走線要加粗。6，大電源走線采用星形走線?？赏ㄟ^電源層走線。7，測試點要連入相應的網絡。走線保持同組同層。

8，接插件中間盡量不走線。出線保持間距一致，走完的線可以通過鎖定防止誤操作，做到美觀統一。

第四篇：PCB設計經驗總結

--[PCB]PCB設計經驗總結

[PCB]PCB設計經驗總結布局:總體思想：在符合產品電氣以及機械結構要求的基礎上考慮整體美觀，在一個PCB板上，元件的布局要求要均衡，疏密有序。1．印制板尺寸必須與加工圖紙尺寸相符，符合PCB制造工藝要求，放置MARK點。2．元件在二維、三維空間上有無沖突？3．元件布局是否疏密有序，排列整齊？是否全部布完？4．需經常更換的元件能否方便的更換？插件板插入設備是否方便？ 5．熱敏元件與發熱元件之間是否有適當的距離？6．調整可調元件是否方便？7．在需要散熱的地方，裝了散熱器沒有？空氣流是否通暢？布局:總體思想：在符合產品電氣以及機械結構要求的基礎上考慮整體美觀，在一個PCB板上，元件的布局要求要均衡，疏密有序。1．印制板尺寸必須與加工圖紙尺寸相符，符合PCB制造工藝要求，放置MARK點。2．元件在二維、三維空間上有無沖突？3．元件布局是否疏密有序，排列整齊？是否全部布完？4．需經常更換的元件能否方便的更換？插件板插入設備是否方便？ 5．熱敏元件與發熱元件之間是否有適當的距離？6．調整可調元件是否方便？7．在需要散熱的地方，裝了散熱器沒有？空氣流是否通暢？8．信號流程是否順暢且互連最短？9．插頭、插座等與機械設計是否矛盾？10．蜂鳴器遠離柱形電感，避免干擾聲音失真。11．速度較快的器件如SRAM要盡量的離CPU近。12．由相同電源供電的器件盡量放在一起。布線：

1．走線要有合理的走向：如輸入/輸出，交流/直流，強/弱信號，高頻/低頻，高壓/低壓等...，它們的走向應該是呈線形的(或分離)，不得相互交融。其目的是防止相互干擾。最好的走向是按直線，但一般不易實現，避免環形走線。對于是直流，小信號，低電壓PCB設計的要求可以低些。輸入端與輸出端的邊，以免產生反射干擾線應避免相鄰平行。必要時應加地線隔離，兩相鄰層的布線要互相垂直，平行容易產生寄生耦合。2．選擇好接地點：一般情況下要求共點地，數字地與模擬地在電源輸入電容處相連。3．合理布置電源濾波/退耦電容：布置這些電容就應盡量靠近這些元部件，離得太遠就沒有作用了。在貼片器件的退耦電容最好在布在板子另一面的器件肚子位置，電源和地要先過電容，再進芯片。4．線條有講究：有條件做寬的線決不做細；高壓及高頻線應園滑，不得有尖銳的倒角，拐彎也不得采用直角，一般采用135度角。地線應盡量寬，最好使用大面積敷銅，這對接地點問題有相當大的改善。設計中應盡量減少過線孔，減少并行的線條密度。5．盡量加寬電源、地線寬度，最好是地線比電源線寬，它們的關系是：地線＞電源線＞信號線。6．數字電路與模擬電路的共地處理，現在有許多PCB不再是單一功能電路（數字或模擬電路），而是由數字電路和模擬電路混合構成的。因此在布線時就需要考慮它們之間互相干擾問題，特別是地線上的噪音干擾。數字電路的頻率高，模擬電路的敏感度強，對信號線來說，高頻的信號線盡可能遠離敏感的模擬電路器件，對地線來說，整人PCB對外界只有一個結點，所以必須在PCB內部進行處理數、模共地的問題，而在板內部數字地和模擬地實際上是分開的它們之間互不相連，只是在PCB與外界連接的接口處（如插頭等）。數字地與模擬地有一點短接。7．信號線布在電（地）層上在多層印制板布線時，由于在信號線層沒有布完的線剩下已經不多，再多加層數就會造成浪費也會給生產增加一定的工作量，成本也相應增加了，為解決這個矛盾，可以考慮在電（地）層上進行布線。首先應考慮用電源層，其次才是地層。因為最好是保留地層的完整性。8．關鍵信號的處理，關鍵信號如時鐘線應該進行包地處理，避免產生干擾，同時在晶振器件邊做一個焊點使晶振外殼接地。9．設計規則檢查（DRC）

布線設計完成后，需認真檢查布線設計是否符合設計者所制定的規則，同時也需確認所制定的規則是否符合印制板生產工藝的需求，一般檢查有如下幾個方面：線與線，線與元件焊盤，線與貫通孔，元件焊盤與貫通孔，貫通孔與貫通孔之間的距離是否合理，是否滿足生產要求。

電源線和地線的寬度是否合適，電源與地線之間是否緊耦合（低的波阻抗）？在PCB中是否還有能讓地線加寬的地方。

對于關鍵的信號線是否采取了最佳措施，如長度最短，加保護線，輸入線及輸出線被明顯地分開。

模擬電路和數字電路部分，是否有各自獨立的地線。

后加在PCB中的圖形（如圖標、注標）是否會造成信號短路。

對一些不理想的線形進行修改。在PCB上是否加有工藝線？阻焊是否符合生產工藝的要求，阻焊尺寸是否合適，字符標志是否壓在器件焊盤上，以免影響電裝質量。

多層板中的電源地層的外框邊緣是否縮小，如電源地層的銅箔露出板外容易造成短路。10．關于EMC方面：a．盡可能選用信號斜率較慢的器件，以降低信號所產生的高頻成分。b．注意高頻器件擺放的位置，不要太靠近對外的連接器。c．注意高速信號的阻抗匹配，走線層及其回流電流路徑，以減少高頻的反射與輻射。d.在各器件的電源管腳放置足夠與適當的去耦合電容以緩和電源層和地層上的噪聲。特別注意電容的頻率響應與溫度的特性是否符合設計所需。e電源層比地層內縮20H，H為電源層與地層之間的距離。11．GERBER輸出檢查檢查輸出的GERBER文件是否按層疊順序要求輸出，在CAM350里查看每一層數據以及DRILL表，同時注意特殊孔如方孔的輸出。

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印制電路板（PCB）是電子產品中電路元件和器件的支撐件。它提供電路元件和器件之間的電氣連接。隨著電子技術的飛速發展，PCB的密度越來越高。PCB設計的好壞對抗干擾能力影響很大。實踐證明，即使電路原理圖設計正確，印制電路板設計不當，也會對電子產品的可靠性產生不利影響。例如，如果印制板兩條細平行線靠得很近，則會形成信號波形的延遲，在傳輸線的終端形成反射噪聲。因此，在設計印制電路板的時候，應注意采用正確的方法，遵守PCB設計的一般原則，并應符合抗干擾設計的要求。

一、PCB設計的一般原則要使電子電路獲得最佳性能，元器件的布局及導線的布設是很重要的。為了設計質量好、造價低的PCB，應遵循以下的一般性原則：1.布局首先，要考慮PCB尺寸大小。PCB尺寸過大時，印制線條長，阻抗增加，抗噪聲能力下降，成本也增加；過小，則散熱不好，且鄰近線條易受干擾。在確定PCB尺寸后，再確定特殊元件的位置。最后，根據電路的功能單元，對電路的全部元器件進行布局。在確定特殊元件的位置時要遵守以下原則：（1）盡可能縮短高頻元器件之間的連線，設法減少它們的分布參數和相互間的電磁干擾。易受干擾的元器件不能相互挨得太近，輸入和輸出元件應盡量遠離。（2）某些元器件或導線之間可能有較高的電位差，應加大它們之間的距離，以免放電引出意外短路。帶高電壓的元器件應盡量布置在調試時手不易觸及的地方。（3）重量超過15g的元器件，應當用支架加以固定，然后焊接。那些又大又重、發熱量多的元器件，不宜裝在印制板上，而應裝在整機的機箱底板上，且應考慮散熱問題。熱敏元件應遠離發熱元件。（4）對于電位器、可調電感線圈、可變電容器、微動開關等可調元件的布局應考慮整機的結構要求。若是機內調節，應放在印制板上方便調節的地方；若是機外調節，其位置要與調節旋鈕在機箱面板上的位置相適應。（5）應留出印制板定位孔及固定支架所占用的位置。根據電路的功能單元。對電路的全部元器件進行布局時，要符合以下原則：（1）按照電路的流程安排各個功能電路單元的位置，使布局便于信號流通，并使信號盡可能保持一致的方向。（2）以每個功能電路的核心元件為中心，圍繞它來進行布局。元器件應均勻、整齊、緊湊地排列在PCB上。盡量減少和縮短各元器件之間的引線和連接。（3）在高頻下工作的電路，要考慮元器件之間的分布參數。一般電路應盡可能使元器件平行排列。這樣，不但美觀，而且裝焊容易，易于批量生產。（4）位于電路板邊緣的元器件，離電路板邊緣一般不小于2mm。電路板的最佳形狀為矩形。長寬雙為3:2或4:3。電路板面尺寸大于200×150mm時，應考慮電路板所受的機械強度。2.布線布線的原則如下：（1）輸入輸出端用的導線應盡量避免相鄰平行。最好加線間地線，以免發生反饋藕合。（2）印制板導線的最小寬度主要由導線與絕緣基板間的粘附強度和流過它們的電流值決定。當銅箔厚度為0.5mm、寬度為1～15mm時，通過2A的電流，溫度不會高于3℃。因此，導線寬度為1.5mm可滿足要求。對于集成電路，尤其是數字電路，通常選0.02～0.3mm導線寬度。當然，只要允許，還是盡可能用寬線，尤其是電源線和地線。導線的最小間距主要由最壞情況下的線間絕緣電阻和擊穿電壓決定。對于集成電路，尤其是數字電路，只要工藝允許，可使間距小于5～8mil。（3）印制導線拐彎處一般取圓弧形，而直角或夾角在高頻電路中會影響電氣性能。此外，盡量避免使用大面積銅箔，否則，長時間受熱時，易發生銅箔膨脹和脫落現象。必須用大面積銅箔時，最好用柵格狀。這樣有利于排除銅箔與基板間粘合劑受熱產生的揮發性氣體。3.焊盤焊盤中心孔要比器件引線直徑稍大一些。焊盤太大易形成虛焊。焊盤外徑D一般不小于（d+1.2）mm，其中d為引線孔徑。對高密度的數字電路，焊盤最小直徑可取(d+1.0)mm。

二、PCB及電路抗干擾措施印制電路板的抗干擾設計與具體電路有著密切的關系，這里僅就PCB抗干擾設計的幾項常用措施做一些說明。1.電源線設計根據印制線路板電流的大小，盡量加粗電源線寬度，減少環路電阻。同時，使電源線、地線的走向和數據傳遞的方向一致，這樣有助于增強抗噪聲能力。2.地線設計在電子產品設計中，接地是控制干擾的重要方法。如能將接地和屏蔽正確結合起來使用，可解決大部分干擾問題。電子產品中地線結構大致有系統地、機殼地（屏蔽地）、數字地（邏輯地）和模擬地等。在地線設計中應注意以下幾點：（1）正確選擇單點接地與多點接地在低頻電路中，信號的工作頻率小于1MHz，它的布線和器件間的電感影響較小，而接地電路形成的環流對干擾影響較大，因而應采用一點接地的方式。當信號工作頻率大于10MHz時，地線阻抗變得很大，此時應盡量降低地線阻抗，應采用就近多點接地。當工作頻率在1～10MHz時，如果采用一點接地，其地線長度不應超過波長的1/20，否則應采用多點接地法。（2）數字地與模擬地分開。電路板上既有高速邏輯電路，又有線性電路，應使它們盡量分開，而兩者的地線不要相混，分別與電源端地線相連。低頻電路的地應盡量采用單點并聯接地，實際布線有困難時可部分串聯后再并聯接地。高頻電路宜采用多點串聯接地，地線應短而粗，高頻元件周圍盡量用柵格狀大面積地箔。要盡量加大線性電路的接地面積。（3）接地線應盡量加粗。若接地線用很細的線條，則接地電位則隨電流的變化而變化，致使電子產品的定時信號電平不穩，抗噪聲性能降低。因此應將接地線盡量加粗，使它能通過三倍于印制電路板的允許電流。如有可能，接地線的寬度應大于3mm。（4）接地線構成閉環路。設計只由數字電路組成的印制電路板的地線系統時，將接地線做成閉路可以明顯地提高抗噪聲能力。其原因在于：印制電路板上有很多集成電路元件，尤其遇有耗電多的元件時，因受接地線粗細的限制，會在地線上產生較大的電位差，引起抗噪能力下降，若將接地線構成環路，則會縮小電位差值，提高電子設備的抗噪聲能力。3.退藕電容配置PCB設計的常規做法之一是在印制板的各個關鍵部位配置適當的退藕電容。退藕電容的一般配置原則是：（1）電源輸入端跨接10～100uf的電解電容器。如有可能，接100uF以上的更好。（2）原則上每個集成電路芯片都應布置一個0.01pF的瓷片電容，如遇印制板空隙不夠，可每4～8個芯片布置一個1～10pF的鉭電容。（3）對于抗噪能力弱、關斷時電源變化大的器件，如RAM、ROM存儲器件，應在芯片的電源線和地線之間直接接入退藕電容。（4）電容引線不能太長，尤其是高頻旁路電容不能有引線。此外，還應注意以下兩點：（1）在印制板中有接觸器、繼電器、按鈕等元件時，操作它們時均會產生較大火花放電，必須采用RC電路來吸收放電電流。一般R取1～2K，C取2.2～47uF。（2）CMOS的輸入阻抗很高，且易受感應，因此在使用時對不用端要接地或接正電源。

三、PowerPCB簡介PowerPCB是美國Innoveda公司軟件產品。PowerPCB能夠使用戶完成高質量的設計，生動地體現了電子設計工業界各方面的內容。其約束驅動的設計方法可以減少產品完成時間。你可以對每一個信號定義安全間距、布線規則以及高速電路的設計規則，并將這些規劃層次化的應用到板上、每一層上、每一類網絡上、每一個網絡上、每一組網絡上、每一個管腳對上，以確保布局布線設計的正確性。它包括了豐富多樣的功能，包括簇布局工具、動態布線編輯、動態電性能檢查、自動尺寸標注和強大的CAM輸出能力。它還有集成第三方軟件工具的能力，如SPECCTRA布線器。

四、PowerPCB使用技巧PowerPCB目前已在我所推廣使用，它的基本使用技術已有培訓教材進行了詳細的講解，而對于我所廣大電子應用工程師來說，其問題在于已經熟練掌握了TANGO之類的布線工具之后，如何轉到PowerPCB的應用上來。所以，本文就此類應用和培訓教材上沒有講到，而我們應用較多的一些技術技巧作了論述。1.輸入的規范問題對于大多數使用過TANGO的人來說，剛開始使用PowerPCB的時候，可能會覺得PowerPCB的限制太多。因為PowerPCB對原理圖輸入和原理圖到PCB的規則傳輸上是以保證其正確性為前提的。所以，它的原理圖中沒有能夠將一根電氣連線斷開的功能，也不能隨意將一根電氣連線在某個位置停止，它要保證每一根電氣連線都要有起始管腳和終止管腳，或是接在軟件提供的連接器上，以供不同頁面間的信息傳輸。這是它防止錯誤發生的一種手段，其實，也是我們應該遵守的一種規范化的原理圖輸入方式。在PowerPCB設計中，凡是與原理圖網表不一致的改動都要到ECO方式下進行，但它給用戶提供了OLE鏈接，可以將原理圖中的修改傳到PCB中，也可以將PCB中的修改傳回原理圖。這樣，既防止了由于疏忽引起的錯誤，又給真正需要進行修改提供了方便。但是，要注意的是，進入ECO方式時要選擇“寫ECO文件”選項，而只有退出ECO方式，才會進行寫ECO文件操作。2.電源層和地層的選擇PowerPCB中對電源層和地層的設置有兩種選擇，CAM Plane和Split/Mixed。Split/Mixed主要用于多個電源或地共用一個層的情況，但只有一個電源和地時也可以用。它的主要優點是輸出時的圖和光繪的一致，便于檢查。而CAM Plane用于單個的電源或地，這種方式是負片輸出，要注意輸出時需加上第25層。第25層包含了地電信息，主要指電層的焊盤要比正常的焊盤大20mil左右的安全距離，保證金屬化過孔之后，不會有信號與地電相連。這就需要每個焊盤都包含有第25層的信息。而我們自己建庫時往往會忽略這個問題，造成使用Split/Mixed選項。3.推擠還是不推擠PowerPCB提供了一個很好用的功能就是自動推擠。當我們手動布線時，印制板在我們的完全控制之下，打開自動推擠的功能，會感到非常的方便。但是如果在你完成了預布線之后，要自動布線時，最好將預布好的線固定住，否則自動布線時，軟件會認為此線段可移動，而將你的工作完全推翻，造成不必要的損失。4.定位孔的添加我們的印制板往往需要加一些安裝定位孔，但是對于PowerPCB來說，這就屬于與原理圖不一樣的器件擺放，需要在ECO方式下進行。但如果在最后的檢查中，軟件因此而給出我們許多的錯誤，就不大方便了。這種情況可以將定位孔器件設為非ECO注冊的即可。在編輯器件窗口下，選中“編輯電氣特性”按鈕，在該窗口中，選中“普通”項，不選中“ECO注冊”項。這樣在檢查時，PowerPCB不會認為這個器件是需要與網表比較的，不會出現不該有的錯誤。5.添加新的電源封裝由于我們的國際與美國軟件公司的標準不太一致，所以我們盡量配備了國際庫供大家使用。但是電源和地的新符號，必須在軟件自帶的庫中添加，否則它不會認為你建的符號是電源。所以當我們要建一個符合國標的電源符號時，需要先打開現有的電源符號組，選擇“編輯電氣連接”按鈕，點按“添加”按鈕，輸入你新建的符號的名字等信息。然后，再選中“編輯門封裝”按鈕，選中你剛剛建立的符號名，繪制出你需要的形狀，退出繪圖狀態，保存。這個新的符號就可以在原理圖中調出了。6.空腳的設置我們用的器件中，有的管腳本身就是空腳，標志為NC。當我們建庫的時候，就要注意，否則標志為NC的管腳會連在一起。這是由于你在建庫時將NC管腳建在了“SINGAL_PINS“中，而PowerPCB認為“SINGAL_PINS”中的管腳是隱含的缺省管腳，是有用的管腳，如VCC和GND。所以，如果的NC管腳，必須將它們從“SINGAL_PINS"中刪除掉，或者說，你根本無需理睬它，不用作任何特殊的定義。7.三極管的管腳對照三極管的封裝變化很多，當自己建三極管的庫時，我們往往會發現原理圖的網表傳到PCB中后，與自己希望的連接不一致。這個問題主要還是出在建庫上。由于三極管的管腳往往用E，B，C來標志，所以在創建自己的三極管庫時，要在“編輯電氣連接”窗口中選中“包括文字數字管腳”復選框，這時，“文字數字管腳”標簽被點亮，進入該標簽，將三極管的相應管腳改為字母。這樣，與PCB封裝對應連線時會感到比較便于識別。8.表面貼器件的預處理現在，由于小型化的需求，表面貼器件得到越來越多的應用。在布圖過程中，表面貼器件的處理很重要，尤其是在布多層板的時候。因為，表面貼器件只在一層上有電氣連接，不象雙列直插器件在板子上的放置是通孔，所以，當別的層需要與表面器件相連時就要從表面貼器件的管腳上拉出一條短線，打孔，再與其它器件連接，這就是所謂的扇入（FAN-IN），扇出（FAN-OUT）操作。如果需要的話，我們應該首先對表面貼器件進行扇入，扇出操作，然后再進行布線，這是因為如果我們只是在自動布線的設置文件中選擇了要作扇入，扇出操作，軟件會在布線的過程中進行這項操作，這時，拉出的線就會曲曲折折，而且比較長。所以，我們可以在布局完成后，先進入自動布線器，在設置文件中只選擇扇入，扇出操作，不選擇其它布線選項，這樣從表面貼器件拉出來的線比較短，也比較整齊。9.將板圖加入AUTOCAD有時我們需要將印制板圖加入到結構圖中，這時可以通過轉換工具將PCB文件轉換成AUTOCAD能夠識別的格式。在PCB繪圖框中，選中“文件”菜單中的“輸出”菜單項，在彈出的文件輸出窗口中將保存類型設為DXF文件，再保存。你就可以AUTOCAD中打開個這圖了。當然，PADS中有自動標注功能，可以對畫好的印制板進行尺寸標注，自動顯示出板框或定位孔的位置。要注意的是，標注結果在Drill-Drawing層要想在其它的輸出圖上加上標注，需要在輸出時，特別加上這一層才行。10.PowerPCB與ViewDraw的接口用ViewDraw的原理圖，可以產生PowerPCB的表，而PowerPCB讀入網表后，一樣可以進行自動布線等功能，而且，PowerPCB中有鏈接工具，可以與VIEWDRAW的原理圖動態鏈接、修改，保持電氣連接的一致性。但是，由于軟件修改升級的版本的差別，有時兩個軟件對器件名稱的定義不一致，會造成網表傳輸錯誤。要避免這種錯誤的發生，最好專門建一個存放ViewDraw與PowerPCB對應器件的庫，當然這只是針對于一部分不匹配的器件來說的。可以用PowerPCB中的拷貝功能，很方便地將已存在的PowerPCB中的其它庫里的元件封裝拷貝到這個庫中，存成與VIEWDRAW中相對應的名字。11.生成光繪文件以前，我們做印制板時都是將印制板圖拷在軟盤上，直接給制版廠。這種做法保密性差，而且很煩瑣，需要給制版廠另寫很詳細的說明文件。現在，我們用PowerPCB直接生產光繪文件給廠家就可以了。從光繪文件的名字上就可以看出這是第幾層的走線，是絲印還是阻焊，十分方便，又安全。轉光繪文件步驟：A．在PowerPCB的CAM輸出窗口的DEVICE SETUP中將APERTURE改為999。B．轉走線層時，將文檔類型選為ROUTING，然后在LAYER中選擇板框和你需要放在這一層上的東西。不注意的是，轉走線時要將LINE,TEXT去掉（除非你要在線路上做銅字）。C．轉阻焊時，將文檔類型選為SOLD_MASK，在頂層阻焊中要將過孔選中。D．轉絲印時，將文檔類型選為SILK SCREEN，其余參照步驟B和C。E．轉鉆孔數據時，將文檔類型選為NC DRILL，直接轉換。注意，轉光繪文件時要先預覽一下，預覽中的圖形就是你要的光繪輸出的圖形，所以要看仔細，以防出錯。有了對印制板設計的經驗，如PowerPCB的強大功能，畫復雜印制板已不是令人煩心的事情了。值得高興的是，我們現在已經有了將TANGO的PCB轉換成PowerPCB的工具，熟悉TANGO的廣大科技人員可以更加方便的加入到PowerPCB繪圖的行列中來，更加方便快捷地繪制出滿意的印制板。

第五篇：PCB設計實驗報告

Protel 99SE原理圖與PCB設計的實驗報告

摘要：

Protel 99SE是一種基于Windows環境下的電路板設計軟件。該軟件功能強大，提供了原理圖設計、電路混合信號仿真、PCB圖設計、信號完整性分析等電子線路設計需要用的方法和工具，具有人機界面友好、管理文件靈活、易學易用等優點，因此，無論是進行社會生產，還是科研學習，都是人們首選的電路板設計工具。

我們在為期兩個星期的課程設計中只是初步通過學習和使用Protel 99SE軟件對一些單片機系統進行原理圖設計繪制和電路板的印制（PCB），來達到熟悉和掌握Protel 99SE軟件相關操作的學習目的。

在該課程設計報告中我主要闡述了關于原理圖繪制過程的步驟說明、自制原器件的繪制和封裝的添加以及根據原理圖設計PCB圖并進行了PCB圖的覆銅處理幾個方面。

關鍵字：

Protel 99SE

原理圖

封裝

PCB板

正文

一、課程設計的目的

通過本課程的實習，使學生掌握設計電路原理圖、制作電路原理圖元器件庫、電氣法則測試、管理設計文件、制作各種符合國家標準的印制電路板、制作印制板封裝庫的方法和實際應用技巧。主要包括以下內容：原理圖（SCH）設計系統；原理圖元件庫編輯；印制電路板（PCB）設計系統；印制電路板元件庫編輯。

二、課程設計的內容和要求 原理圖（SCH）設計系統（1）原理圖的設計步驟；（2）繪制電路原理圖；（3）文件管理；

（4）生成網絡表文件；（5）層次原理圖的設計。

基本要求：掌握原理圖的設計步驟，會繪制電路原理圖，利用原理圖生產網絡表，以達到檢查原理圖的正確性的目的；熟悉文件管理的方法和層次原理圖的設計方法。

原理圖元件庫編輯

（1）原理圖元件庫編輯器；

（2）原理圖元件庫繪圖工具和命令；（3）制作自己的元件庫。

基本要求：熟悉原理圖元件庫的編輯環境，熟練使用元件庫的常用工具和命令，會制自己的元件庫。

印制電路板（PCB）設計系統

（1）印制電路板（PCB）的布線流程；（2）設置電路板工作層面和工作參數；（3）元件布局；

（4）手動布線與自動布線；（5）電路板信息報表生成。基本要求：熟悉PCB布線的流程，熟練設置電路板的工作層面和參數，根據實際情況，規范的對元件進行布局。掌握自動布線和手動布線的方法，并會對布線后生成的信息報表進行檢查，以達到修改完善PCB的目的。

（四）印制電路板元件庫編輯（1）PCB元件庫編輯器；

（2）PCB元件庫繪圖工具和命令；（3）制作自己的PCB元件庫

基本要求：基本要求：熟悉印制電路元件庫的編輯環境，熟練使用元件庫的常用工具和命令，會制作自己的元件庫。

（五）原件封裝屬性： 電阻——AXIAL0.3 電容——RB.2/.4 三極管——DIP14 CN——CN6 滑動變阻器——VR5 LM324——DIP14 IN4733——DIODE0.4 電源和地插座——AXIAL1.0 二極管——XTAL1

三、繪制原理圖與PCB

1、繪制原理圖（1）在原理圖庫文件中繪制才能CN芯片

在制作這個CN中芯片中其中遇到了一點問題就是連接線不能在網格的任意位置畫線，其中運用到了圖 中所顯示的需要分別進行在“視圖”工具欄中的“可視網絡”和“捕獲網絡”的應用來進行任意位置的畫線。

（2）繪制原理圖 ①新建原理圖文件：

②連接電路如圖：

連接完整好的電路如上，但是看上去簡單其實在制作這個原理圖的過程中還是遇到了很多的問題。例如在繪制原理圖中的 這個部分時，我就自己走了很多彎路，最終在同學的幫助下順利的完成了。這個過程中需要用到截圖 中所示的“放置”---“總線”---“總線入口”等步驟來完成。

③對電路進行ERC檢測：

結果如下

④電路無誤后創建網表

3、繪制PCB（1）繪制PCB庫中沒有的原件封裝

繪制原件CN的封裝如圖:

注意：封裝的引腳與原理圖中引腳相對應

總 結

經過此次Protel課程設計實習，基本達到了對Protel 99SE軟件有初步認識和熟悉，并掌握了使用Protel 99SE軟件進行電路圖的設計和繪制的方法。

首次接觸Protel 99SE軟件時，對各個元件的查找和對元件庫的管理和添加是第一個難點，其次就是對于繪制原理圖的一些細節把握還不夠到位，比如在繪制原理圖元件時要注意元件一般的尺寸大小，不能太大也不能太小了，還有元件管腳電氣屬性的設置的方法。原理圖的繪制完成后便是修改名稱和添加元件庫了。這些基本方法都掌握后, 就可以繪制一些基本的原理圖了, 繪制圖形要注意元件的擺放和整體的布局，繪制的原理圖要求美觀，清晰。

繪制完原理圖之后便是學習制作 PCB 的封裝了。元器件封裝是Protel較難也很關鍵的一步,制作 PCB 要以元件實物的型號和大小為依據，實物元件的種類繁多，所以要以具體情況具體要求來制作 PCB 封裝。PBC封裝尺寸的大小更注重在管腳的距離上，管腳距離的大小決定了實物元件能否安裝在電路板上。要從原理圖生成 PCB 就要保證每個元件都有對應的封裝,不僅大小要對應，符號也要一一對應。

特別需要注意的是，當某個元件在庫中找不到與之對應的封裝號時，我們應該在庫中自己繪制出其封裝形式。在這些步驟都完成后就可以從原理圖生成 PCB 圖了,當然剛開始做的時候錯誤是在所難免的，但通過自己的努力練習，并向老師和同學請教，找到錯誤的根源所在，及時改正，最終完成了設計任務。當然，最后檢查的時候，必須保證從原理圖生成 PCB 時要保證每個元件都是正確的，保證每個元件都被導入了，而沒有遺漏。

最后一步是布局和布線。由于初學原因，采用的電腦自動布線。在此期間，老師給我指出了諸多錯誤及不合理之處，所以，以后自己要多從手動布線方面多下功夫，不斷提高自己的布線技巧。當然，僅僅四天的實習還遠遠不夠，今后自己還要多下功夫，爭取真正作出更為細致且精美的圖來。

最后，通過此次課程設計，使我領悟到了學習掌握Protel對于將來學習與工作的重要性，同時也使我認識到自己所學知識和操作技能的欠缺，在將來的學習中需要更加努力，不斷學習，才能有所提高！