PCB布局技巧汇总：提升设计效率必备！

高速电路设计中的PCB布局与布线优化策略


引言

印刷电路板（PCB）作为电子组件的载体与连接交通枢纽，在电源电路设计中扮演着至关重要的角色。本文将聚焦于PCB布局与布线的基本规则和优化策略，针对高级工程师与系统设计者提供深入解读，旨在助力广大开发者与研究人员在设计、制造、测试阶段提升产品的稳定性和可靠性。

元件布局规则

1. 电路模块化布局：遵循模块化原则，确保具有相似功能或相关性元件集结在一个物理区域内。数字电路和模拟电路应保持分区分割，减少干扰的影响。




2. 避开关键区域布局：在PCB板边或非安装孔周围1.27mm内，及螺钉等此类安装孔周围3.5mm4mm（依孔径大小）的范围内，避免布局任何元件。这有助于防止在生产和组装过程中元件可能因抓取器、工具等引起的损坏。

3. 敏感元器件处理：对于卧装电阻、电感（插件元件）、电解电容等，尽量避免放置在这些元件下方经过的过孔，特别是在波峰焊接过程中，以避免壳体与过孔短路。

4. 边距要求：从PCB板的外侧边缘至元件间的最短距离应为5mm，确保布局的合理空间；贴装元件焊盘外侧至相邻插装元件的外侧应至少有一个2mm的间距，以避免焊接和组装过程中的相互干涉。

5. 关键元器件分隔：金属壳体元器件、金属片（如屏蔽盒）需与其它元件保持至少2mm的间距，防止不必要的电磁干扰，并确保整体结构的加固与稳定性；非安装孔四周的边距建议为3mm以上，确保生产过程中各部件的兼容性。

6. 发热元件管理：合理分布发热元件，避免其紧邻导线、热敏元件，确保线路和元器件的安全运行；要确保高热输出元件的均衡分布。

7. 电源插座布局：电源插座应尽量布置在电路板边缘，若有必要远离四周时，应合理安排其与其它焊接点的距离，以方便电源线连接，并确保插拔时的便利性。

8. 极性标示一致性：所有集成电路件应单边对齐，且有极性要求的元件应明确极性标示。注意，同一电路板上极性标示不应多于两个方向，且彼此保持垂直状态。

9. 布线疏密协调：布线应遵循疏密得当的原则，对于疏密差异较大的区域，应通过网状铜箔填充，建议网孔大小不低于8mil（或0.2mm）。

元件布线规则

1. 禁止布线区域：PCB板四周距离边框≤1mm的区域内以及所有安装孔周围同样距离的区域内，禁止进行布线，确保这些关键位置的pcb板物理完整性。

2. 线宽选择：电源线推荐使用不低于18mil（或宽线）；信号线传递重要信息时，宽度不应低于12mil；对于CPU的输入和输出线，宽度建议不要低于10mil（或更高设定）；线间距离，尤其是满足信号传播基本要求的两线间距至少为10mil。

3. 过孔设计：正常过孔建议宽度待定，但具体值应基于实际信号速率与负载考量予以确定；不同元器件的过孔规格（如双列直插、电阻、无极性电容等）也有特定推荐的尺寸范围。

4. 抗噪策略：电源线与地线应尽可能呈放射状布局，避免形成回环走线，减少电磁噪扰。

提高抗干扰与电磁兼容性

为了提高ESSC（Example System with concepts）的设计对抗干扰能力和电磁兼容性的能力，建议采取以下措施：

1. 减小高频噪声：优选较低外时钟频率的微控制器。采用正弦波替代方波时钟信号，可显著减少高频噪声。

2. 信号完整性：注重减少信号传输过程中的脉冲反射影响。利用合理的阻抗匹配设计，尤其是考虑到印制线路板高频特性的调整，以减轻信号损伤。

3. 电源去耦：巧妙部署高频去耦电容，如陶瓷片电容或多层陶瓷电容，用于去除高达1GHz的高频干扰。对于系统构建中的每块集成电路，在其电源与地之间放置去耦电容。

4. 良好的接地策略：实现有效的接地策略，采用单点接地，确保信号返回至TE（Return Current Equalizer）源。分离使用模拟、数字接地和电源接地，最终汇聚到共同的点位上。

5. 应用局部屏蔽：对于受影响严重的电子电路，通过在其周围设置屏蔽，减少与周围电路或环境的电磁干扰。