电子应用专业画PCB PCB设计宝典：做电子工程师怎能不会画pcb板？|上海羊羽卓进出口贸易有限公司

PCB设计宝典：做电子工程师怎能不会画pcb板？

对于立志当电工的筒子们来说，画板是门硬武艺，不练就不成功，就算你能记下MOS管的所有特性曲线，也终究是不入流。

一般PCB基本设计流程如下： 前期准备-》PCB结构设计-》PCB布局-》布线-》布线优化和丝印-》网络和DRC检查和结构检查-》制版。

1前期准备

这包括准备元件库和原理图。“工欲善其事，必先利其器”，要做出一块好的板子，除了要设计好原理之外，还要画得好。在进行PCB设计之前，首先要准备好原理图SCH的元件库和PCB的元件库。元件库可以用peotel 自带的库，但一般情况下很难找到合适的，最好是自己根据所选器件的标准尺寸资料自己做元件库。原则上先做PCB的元件库，再做SCH的元件库。PCB的元件库要求较高，它直接影响板子的安装;SCH的元件库要求相对比较松，只要注意定义好管脚属性和与PCB元件的对应关系就行。PS：注意标准库中的隐藏管脚。之后就是原理图的设计，做好后就准备开始做PCB设计了。

2PCB结构设计

这一步根据已经确定的电路板尺寸和各项机械定位，在PCB 设计环境下绘制PCB板面，并按定位要求放置所需的接插件、按键/开关、螺丝孔、装配孔等等。并充分考虑和确定布线区域和非布线区域(如螺丝孔周围多大范围属于非布线区域)。

3PCB布局

布局说白了就是在板子上放器件。这时如果前面讲到的准备工作都做好的话，就可以在原理图上生成网络表(Design-》Create Netlist)，之后在PCB图上导入网络表(Design-》Load Nets)。就看见器件哗啦啦的全堆上去了，各管脚之间还有飞线提示连接。然后就可以对器件布局了。一般布局按如下原则进行：

1 按电气性能合理分区，一般分为：数字电路区(即怕干扰、又产生干扰)、模拟电路区(怕干扰)、功率驱动区(干扰源);

2 完成同一功能的电路，应尽量靠近放置，并调整各元器件以保证连线最为简洁;同时，调整各功能块间的相对位置使功能块间的连线最简洁;

3 对于质量大的元器件应考虑安装位置和安装强度;发热元件应与温度敏感元件分开放置，必要时还应考虑热对流措施;

4 I/O驱动器件尽量靠近印刷板的边、靠近引出接插件;

5 时钟产生器(如：晶振或钟振)要尽量靠近用到该时钟的器件;

6 在每个集成电路的电源输入脚和地之间，需加一个去耦电容(一般采用高频性能好的独石电容);电路板空间较密时，也可在几个集成电路周围加一个钽电容。

7 继电器线圈处要加放电二极管(1N4148即可);

8 布局要求要均衡，疏密有序，不能头重脚轻或一头沉——需要特别注意，在放置元器时，一定要考虑元器件的实际尺寸大小(所占面积和高度)、元器件之间的相对位置，以保证电路板的电气性能和生产安装的可行性和便利性同时，应该在保证上面原则能够体现的前提下，适当修改器件的摆放，使之整齐美观，如同样的器件要摆放整齐、方向一致，不能摆得“错落有致” 。这个步骤关系到板子整体形象和下一步布线的难易程度，所以一点要花大力气去考虑。布局时，对不太肯定的地方可以先作初步布线，充分考虑。

4布线

布线是整个PCB设计中最重要的工序。这将直接影响着PCB板的性能好坏。在PCB的设计过程中，布线一般有这么三种境界的划分：首先是布通，这时PCB设计时的最基本的要求。如果线路都没布通，搞得到处是飞线，那将是一块不合格的板子，可以说还没入门。其次是电器性能的满足。这是衡量一块印刷电路板是否合格的标准。这是在布通之后，认真调整布线，使其能达到最佳的电器性能。接着是美观。假如你的布线布通了，也没有什么影响电器性能的地方，但是一眼看过去杂乱无章的，加上五彩缤纷、花花绿绿的，那就算你的电器性能怎么好，在别人眼里还是垃圾一块。这样给测试和维修带来极大的不便。布线要整齐划一，不能纵横交错毫无章法。这些都要在保证电器性能和满足其他个别要求的情况下实现，否则就是舍本逐末了。

1 布线时主要原则

①.一般情况下，首先应对电源线和地线进行布线，以保证电路板的电气性能。在条件允许的范围内，尽量加宽电源、地线宽度，最好是地线比电源线宽，它们的关系是：地线>电源线>信号线，通常信号线宽为：0.2～0.3mm，最细宽度可达0.05～0.07mm，电源线一般为1.2～2.5mm。对数字电路的PCB可用宽的地导线组成一个回路，即构成一个地网来使用(模拟电路的地则不能这样使用)

②.预先对要求比较严格的线(如高频线)进行布线，输入端与输出端的边线应避免相邻平行，以免产生反射干扰。必要时应加地线隔离，两相邻层的布线要互相垂直，平行容易产生寄生耦合。

③.振荡器外壳接地，时钟线要尽量短，且不能引得到处都是。时钟振荡电路下面、特殊高速逻辑电路部分要加大地的面积，而不应该走其它信号线，以使周围电场趋近于零;

④.尽可能采用45o的折线布线，不可使用90o折线，以减小高频信号的辐射;(要求高的线还要用双弧线)

⑤.任何信号线都不要形成环路，如不可避免，环路应尽量小;信号线的过孔要尽量少;

⑥. 关键的线尽量短而粗，并在两边加上保护地。

⑦.通过扁平电缆传送敏感信号和噪声场带信号时，要用“地线-信号-地线”的方式引出。

⑧. 关键信号应预留测试点，以方便生产和维修检测用

⑨.原理图布线完成后，应对布线进行优化;同时，经初步网络检查和DRC检查无误后，对未布线区域进行地线填充，用大面积铜层作地线用，在印制板上把没被用上的地方都与地相连接作为地线用。或是做成多层板，电源，地线各占用一层。

2 布线工艺要求

① 线一般情况下，信号线宽为0.3mm(12mil)，电源线宽为0.77mm(30mil)或1.27mm(50mil);线与线之间和线与焊盘之间的距离大于等于0.33mm(13mil)，实际应用中，条件允许时应考虑加大距离;布线密度较高时，可考虑(但不建议)采用IC脚间走两根线，线的宽度为0.254mm(10mil)，线间距不小于0.254mm(10mil)。特殊情况下，当器件管脚较密，宽度较窄时，可按适当减小线宽和线间距。② 焊盘(PAD)焊盘(PAD)与过渡孔(VIA)的基本要求是：盘的直径比孔的直径要大于0.6mm;例如，通用插脚式电阻、电容和集成电路等，采用盘/孔尺寸1.6mm/0.8mm(63mil/32mil)，插座、插针和二极管1N4007等，采用1.8mm/1.0mm(71mil/39mil)。实际应用中，应根据实际元件的尺寸来定，有条件时，可适当加大焊盘尺寸;PCB板上设计的元件安装孔径应比元件管脚的实际尺寸大0.2～0.4mm左右。③ 过孔(VIA)一般为1.27mm/0.7mm(50mil/28mil);当布线密度较高时，过孔尺寸可适当减小，但不宜过小，可考虑采用1.0mm/0.6mm(40mil/24mil)。④ 焊盘、线、过孔的间距要求

PAD and VIA ： ≥ 0.3mm(12mil)

PAD and PAD ： ≥ 0.3mm(12mil)

PAD and TRACK ： ≥ 0.3mm(12mil)

TRACK and TRACK ： ≥ 0.3mm(12mil)

密度较高时：

PAD and VIA ： ≥ 0.254mm(10mil)

PAD and PAD ： ≥ 0.254mm(10mil)

PAD and TRACK ： ≥ 0.254mm(10mil)

TRACK and TRACK ： ≥ 0.254mm(10mil)

5布线优化和丝印

“没有最好的，只有更好的”!不管你怎么挖空心思的去设计，等你画完之后，再去看一看，还是会觉得很多地方可以修改的。一般设计的经验是：优化布线的时间是初次布线的时间的两倍。感觉没什么地方需要修改之后，就可以铺铜了(Place-》polygon Plane)。铺铜一般铺地线(注意模拟地和数字地的分离)，多层板时还可能需要铺电源。时对于丝印，要注意不能被器件挡住或被过孔和焊盘去掉。同时，设计时正视元件面，底层的字应做镜像处理，以免混淆层面。

6网络和DRC检查和结构检查

首先，在确定电路原理图设计无误的前提下，将所生成的PCB网络文件与原理图网络文件进行物理连接关系的网络检查(NETCHECK)，并根据输出文件结果及时对设计进行修正，以保证布线连接关系的正确性;网络检查正确通过后，对PCB设计进行DRC检查，并根据输出文件结果及时对设计进行修正，以保证PCB布线的电气性能。最后需进一步对PCB的机械安装结构进行检查和确认。

7制版

在此之前，最好还要有一个审核的过程。

PCB设计是一个考心思的工作，谁的心思密，经验高，设计出来的板子就好。所以设计时要极其细心，充分考虑各方面的因数(比如说便于维修和检查这一项很多人就不去考虑)，精益求精，就一定能设计出一个好板子。

要注意的电气规则

1 、电源、地线的处理

既使在整个PCB板中的布线完成得都很好，但由于电源、地线的考虑不周到而引起的干扰，会使产品的性能下降，有时甚至影响到产品的成功率。所以对电、地线的布线要认真对待，把电、地线所产生的噪音干扰降到最低限度，以保证产品的质量。对每个从事电子产品设计的工程人员来说都明白地线与电源线之间噪音所产生的原因，现只对降低式抑制噪音作以表述：众所周知的是在电源、地线之间加上去耦电容。尽量加宽电源、地线宽度，最好是地线比电源线宽，它们的关系是：地线>电源线>信号线，通常信号线宽为：0.2～0.3mm，最经细宽度可达0.05～0.07mm，电源线为1.2～2.5 mm，对数字电路的PCB可用宽的地导线组成一个回路，即构成一个地网来使用(模拟电路的地不能这样使用)用大面积铜层作地线用，在印制板上把没被用上的地方都与地相连接作为地线用。或是做成多层板，电源，地线各占用一层。

2、数字电路与模拟电路的共地处理

现在有许多PCB不再是单一功能电路(数字或模拟电路)，而是由数字电路和模拟电路混合构成的。因此在布线时就需要考虑它们之间互相干扰问题，特别是地线上的噪音干扰。数字电路的频率高，模拟电路的敏感度强，对信号线来说，高频的信号线尽可能远离敏感的模拟电路器件，对地线来说，整人PCB对外界只有一个结点，所以必须在PCB内部进行处理数、模共地的问题，而在板内部数字地和模拟地实际上是分开的它们之间互不相连，只是在PCB与外界连接的接口处(如插头等)。数字地与模拟地有一点短接，请注意，只有一个连接点。也有在PCB上不共地的，这由系统设计来决定。

3、信号线布在电(地)层上

在多层印制板布线时，由于在信号线层没有布完的线剩下已经不多，再多加层数就会造成浪费也会给生产增加一定的工作量，成本也相应增加了，为解决这个矛盾，可以考虑在电(地)层上进行布线。首先应考虑用电源层，其次才是地层。因为最好是保留地层的完整性。

4、大面积导体中连接腿的处理

在大面积的接地(电)中，常用元器件的腿与其连接，对连接腿的处理需要进行综合的考虑，就电气性能而言，元件腿的焊盘与铜面满接为好，但对元件的焊接装配就存在一些不良隐患如：①焊接需要大功率加热器。②容易造成虚焊点。所以兼顾电气性能与工艺需要，做成十字花焊盘，称之为热隔离(heat SHIELD)俗称热焊盘(THERMAL)，这样，可使在焊接时因截面过分散热而产生虚焊点的可能性大大减少。多层板的接电(地)层腿的处理相同。

5、布线中网络系统的作用

在许多CAD系统中，布线是依据网络系统决定的。网格过密，通路虽然有所增加，但步进太小，图场的数据量过大，这必然对设备的存贮空间有更高的要求，同时也对象计算机类电子产品的运算速度有极大的影响。而有些通路是无效的，如被元件腿的焊盘占用的或被安装孔、定们孔所占用的等。网格过疏，通路太少对布通率的影响极大。所以要有一个疏密合理的网格系统来支持布线的进行。标准元器件两腿之间的距离为0.1英寸(2.54mm)，所以网格系统的基础一般就定为0.1英寸(2.54 mm)或小于0.1英寸的整倍数，如：0.05英寸、0.025英寸、0.02英寸等。

EDA365电子论坛：设计PCB电路板的10个简单步骤-Altium Designer

如何设计PCB板并不容易，但是正确的pcb设计软件可以大有帮助。其他工程师花了一些时间来学习PCB设计的技巧，您可以从他们的经验中受益。如果您不熟悉PCB设计，但仍在学习有关在AltiumDesigner®中设计定制电路板的知识，我们已经汇编了10个重要步骤，可用于为几乎任何应用创建现代PCB布局。

从基本的印刷电路到复杂的非刚性PCB，任何工程设计都涉及很多内容。任何新的电子设备都将以框图和/或一组电子原理图开始。原理图完成并验证后，您可以按照以下步骤在Altium Designer中创建现代PCB布局。以下是PCB布局和设计步骤的完整列表：

创建原理图

创建空白的PCB布局

原理图捕获：链接到您的PCB

设计PCB叠层

定义设计规则和DFM要求

放置元件

插入钻孔

路线痕迹

添加标签和标识符

生成设计文件

如何分十步设计电路板

设计电路板时，有时似乎到达最终设计将是一个漫长而艰巨的旅程。无论是微处理铜和焊料的基础知识，还是试图确保电路板最终都印刷完，或者遇到更具体的设计问题，例如通孔技术或带有通孔，焊盘和任意数量的布局的设计信号完整性问题，则需要确保您拥有正确的设计软件。

如果您已经这样做了数十年，则不需要我告诉您了解设计软件对正确设计印制板的价值。如果没有从原理图捕获到布局的准确而可靠的集成，为布线和铜线布置走线或管理焊料所需的层会变得困难。

尽管是一个深层次的计划，Altium Designer的用户体验对于新的和经验丰富的PCB设计人员的体验都是非常有益的。它提供了一个全新的设计环境，可在一个统一的印刷电路板布局环境中简化定制电路板的设计流程。

步骤1：创建原理图

无论是从模板生成设计，还是从头开始创建印刷电路板，最好都是从原理图开始。原理图与新设备的蓝图相似，因此了解原理图中显示的内容非常重要。首先，原理图向您显示以下内容：

设计中使用了哪些组件

组件如何连接在一起

不同原理图中的组件组之间的关系

上面的最后一点非常重要，因为复杂的设计可能会使用分层示意图。如果您采用分层方法进行设计并将不同的电路块放置在不同的原理图中，则可以在新板上加强重要的组织。您可以在OnTrack Podcast上从Carl Schattke了解更多关于精心设计的原理图的价值。

Altium Designer中的原理图编辑器

不仅电路互连容易定义和编辑，而且将原理图转换为电路板布局比直接在电路板上进行设计要容易得多。对于组件，Altium Designer具有广泛的零件库数据库。另外，您可以利用Altium Vault，它提供对数千个组件库的访问，并为您的项目管理和产品开发增加了灵活性。但是，您也可以设计自己的原理图符号并创建封装。或者，如果您想为您创建零件，请尝试Altium的EE Concierge服务。

步骤2：创建空白PCB布局

创建原理图后，您需要使用Altium Designer中的原理图捕获工具来开始创建PCB布局。首先，创建一个空白的印刷电路板文档，该文档将生成一个PcbDoc文件。这是通过Altium Designer的主菜单完成的，如下所示。

在Altium Designer中启动新的PCB项目

如果已经确定了电路板的印刷电路板形状，尺寸和叠层，则可以立即进行设置。如果您现在不想执行这些任务，请不要担心，您可以在以后更改电路板的形状，尺寸和层堆叠（请参阅下面的步骤4）。通过编译SchDoc，原理图信息可用于PcbDoc。编译过程包括验证设计并生成几个项目文档，使您可以在转移到PcbDoc之前检查并更正设计，如下所示。强烈建议您此时检查并更新用于创建PcbDoc信息的项目选项。

转换为PCB的项目选项

步骤3：原理图捕获：链接到PCB

Altium Designer中的所有工具都可以在一个统一的设计环境中使用，在该设计环境中，原理图，印刷电路板布局和BOM相互关联并且可以同时访问。其他程序会迫使您手动编译原理图数据，但是Altium Designer在创建设计时会自动为您完成此操作。要将SchDoc信息传输到新创建的PcbDoc，请单击设计»更新PCB {新PCB的文件名} .PcbDoc。将打开“工程变更单”（ECO）对话框，列出原理图中的所有组件和网络，类似于以下内容。

工程变更单示例

通过单击“验证更改”选项卡来验证更改（将SchDoc信息无误添加到项目中）。如果所有项目的状态均为绿色，则单击“执行更改”选项卡。要完成该过程，请关闭对话框。

步骤4：设计PCB叠层

当您将原理图信息传输到PcbDoc时，除了指定的电路板轮廓外，还会显示组件的封装。在放置组件之前，您应该使用“层堆叠管理器”定义PCB布局（即形状，层堆叠），如下所示。

如果您不熟悉印刷电路设计领域，尽管可以在Altium Designer中定义任意数量的层，但是大多数现代PCB设计概念都将从FR4上的4层板开始。您还可以利用材料堆叠库；这使您可以从印刷电路板的各种层压板和独特材料中进行选择。

定义层堆栈

如果您要进行高速/高频设计，则可以使用内置的阻抗分析器来确保电路板中的阻抗控制。阻抗曲线工具使用Simberian集成的电磁场求解器来定制迹线的几何形状，以达到目标阻抗值。

定义用于高速PCB设计中的布线的阻抗曲线

步骤5：定义设计规则和DFM要求

PCB设计规则类别的数量很多，您可能不需要为每个设计使用所有这些可用规则。您可以通过从下面的PCB规则和约束编辑器中的列表中右键单击有问题的规则来选择/取消选择单个规则。

Altium Designer中的PCB规则和约束编辑器

您确实使用的规则，尤其是用于制造的规则，应符合PCB制造商设备的规格和公差。诸如阻抗控制设计和许多高速/高频设计之类的高级设计可能需要遵循非常具体的设计规则，以确保您的产品正常工作。始终检查您的组件数据表以了解这些设计规则。如有必要，您可以按照Altium Designer的设计规则向导的步骤创建新的设计规则。

编辑Altium Designer中的PCB设计规则向导

Altium Designer将像对待内置设计规则一样对待您的自定义设计规则。当您放置组件，过孔，钻孔和走线时，Altium Designer中的统一设计引擎将根据这些规则自动检查布局，并在出现违规时以视觉方式标记您。

步骤6：放置组件

Altium Designer提供了很大的灵活性，并允许您快速将元件放置在电路板上。您可以自动排列组件，也可以手动放置它们。您还可以将这些选项一起使用，从而可以利用自动放置的速度，并确保按照良好的组件放置准则对电路板进行布局。最新版本的Altium Designer的一项附加高级功能是能够将组件成组排列。您可以在PCB布局中定义这些组，也可以使用“交叉选择模式”在原理图上定义组，该模式可从“工具”菜单访问。

使用交叉选择模式放置元件

步骤7：插入钻孔

在布线之前，最好先放置钻孔（安装和过孔）。如果您的设计很复杂，则可能需要在走线布线期间至少修改一些通孔位置。可以通过以下所示的“属性”对话框轻松完成此操作。

钻孔选项对话框

您在此处的偏好应遵循PCB制造商的制造设计（DFM）规范。如果您已经将PCB DFM要求定义为设计规则（请参阅第5步），则当您在布局中放置过孔，钻孔，焊盘和走线时，Altium Designer将自动检查这些规则。

步骤8：路由跟踪

一旦放置了组件和任何其他机械元件，就可以准备走线了。确保使用良好的布线指南，并利用Altium Designer工具简化该过程，例如通过布线突出显示网络和颜色编码，如下所示。

通过路由进行颜色编码

Altium Designer包含许多重要工具，可帮助您简化布线体验并提高生产力。您将可以使用功能强大的自动布线器和自动交互式路由工具。这些工具将同时在多个网络上运行，从而使串联的大量走线变得容易。

步骤9：添加标签和标识符

通过验证电路板布局后，您就可以为电路板添加标签，标识符，标记，徽标或任何其他图像。对组件使用参考标识符是一个好主意，因为这将有助于PCB组装。另外，包括极性指示器，引脚1指示器和任何其他有助于识别组件及其方向的标签。对于徽标和图像，最好咨询您的PCB制造商，以确保您使用的是可读字体。

标签已添加到丝网印刷

步骤10：生成设计文件

在创建制造商可交付成果之前，始终最好通过运行设计规则检查（DRC）来验证电路板布局。Altium Designer会在您布置组件和布线设计时自动执行此操作，但是手动运行另一个DRC不会造成任何伤害。如果董事会退房，那么您就可以准备发布制造商的交付品。

电路板通过最终DRC后，您需要为制造商生成设计文件。设计文件应包括构建电路板所需的所有信息和数据；包括任何注释或特殊要求，以确保您的制造商清楚您的要求。对于大多数制造商来说，您将可以使用如下所示的Gerber文件集；但是，某些制造商更喜欢其他CAD文件格式。

一组Gerber文件

通过执行上述步骤，创建全面设计的过程就像数到十一样容易。使用这样的系统方法可以确保在设计过程中对设计的所有方面都进行内在考虑，而无需最少地追溯您的步骤。

Altium Designer 是一个高级PCB设计和开发包，可为您提供许多工具来简化原本艰巨的设计任务。但是，这里讨论的功能和功能只是从头开始提供您可用的内容。要探索这些选项和其他选项，请通过免费试用版自己测试程序。有关使用Altium Designer设计电路板的更多信息，请与Altium Designer PCB设计专家联系。您也可以通过收听Altium Podcast继续学习。