淺談PCB印制電路板設計的布線方法

柳州鐵道職業技術學院　劉裕舸

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淺談PCB印制電路板設計的布線方法

柳州鐵道職業技術學院劉裕舸

【摘要】在電子工程行業中，電路設計是一項必備的技能，在電路的成型過程中，電路板的設計合理性非常重要，這也是電路板工作有效性的主導因素。本文主要分析印制電路板的設計原理、元件與網絡的加載以及元件的布線方式。

【關鍵詞】電路板；元器件；布線

0　引言

隨著電子系統的盛行，其高密度、高頻率以及高集成等特點的電路板越來越多。當前許多電子工程師必然會經歷PCB印制電路板的設計。與此同時，因為科技的發展，當前對印制電路板的要求越來越苛刻，其要求的布線工藝越來越高。

1　印制電路板設計原理圖

設計原理圖是電路板設計的最初項目也是最重要的環節之一。優秀的設計原理圖能夠使后續的PCB電路板的設計打下殷實基礎。經過筆者調查，許多設計者為了減少工作量，便省去了PCB電路板的設計，這樣的方式一方面是極容易養成非常惡劣的設計習慣，另一方面在設計較為復雜的電路時，出現錯誤是難免的[1]。對此，原理圖的設計非常重要，首先需要保障原理圖的合理性，才能夠保障之后電路板的性能正常性，如此才能夠制作有用的電路板。

2　印制電路板網絡與元器件的加載

在網絡與元器件加載之前，首先需要保障PCB板的邊框，PCB板的邊框必須是大小正好符合[2]。此外，還需要保障之后的安裝過程中不會發生任何問題。其次，還需要保障元件的分布位置具備合理性、方便性以及易修改性。

在邊框確定并安裝之后，需要將元件與元件之間的網絡連接加載到邊框當中[3]。在這個過程中，必須要保障元件一直處于封裝的形式。因為只有封裝形式的元器件才能夠保障元器件的焊盤、外觀大小尺寸的合理性，只有在保障元器件的尺寸合理性之后才能夠保障電路板之后的正確安裝性能。

3　印制電路板布線設計方法

元件的布局必須要按照先關鍵后次要、先大后小的原則，先安裝有位置要求的元器件為主要的元件布局原則。在布局過程中，除了考慮布線不會影響電路板的工作效率以外，還需要對加工、測試等問題進行多方面的考慮，盡可能的方便后續的整改，權衡多個方面的影響因素，保障其能夠達到最佳的效果。

PCB的布線有雙面布線、單面布線以及多層布線[4]。布線的主要方式有兩種：交互式布線與自動布線。依據筆者經驗，主要有以下幾個布線技巧：

（1）必須要保障電源線與地線之間不會沖突。地線與電源線之間極有可能產生噪音，這些噪音將會對電路板的性能造成極大程度的影響，為了盡可能的降低這些噪音對電路板的影響，可以通過3種方式改變。一種方式為，盡量將電源線與地線之間的距離增大，第二種方式為，在數字電路當中，可以將地線做成一個回路，利用地網的形式消除噪音，第三種方式為，可以在PCB板的空余地方將地線敷上一層銅，利用銅的隔絕效果降低噪音。對于數字電路與模擬電路而言，最好的方式便是設計獨立地線，這樣能夠從根本上降低噪音；

（2）對于頻率較高的電路而言，普遍會呈現布線密度較高、集成程度較高的情況，對此，便可以使用多層板的方式設計電路板。與此同時，因為頻率較高的元器件的管腳越短越好，所以多層板的使用效果非常好；

（3）在對兩面板進行布線時，兩面板的導線最好呈現為彎曲走線或者垂直走線，盡可能避免出現平行的現象，平行極容易出現寄生耦合，這樣的方式極容易造成元器件之間的干擾；

（4）對于單面板而言，可以盡可能的擴大焊盤，與焊盤連接的線也盡量可以增粗，最好能夠補上幾個淚滴。除此之外，元器件與走線盡可能不要靠得過近，這樣的布線方式也便于之后的工藝能夠順利開展；

（5）在多層印制板的布線當中，因為信號線層的線并不多，其在加層數就會造成浪費并且也會提升較多的工作量，其成本也會提升不少。對此，為了有效的解決這一問題，可以考慮在地層或電層上進行布線。如果條件允許，可以優先在電源層進行布線；如果條件不允許，再在地層進行布線。因為在印制電路板的設計中，最好保障地層的完整；

（6）在走線轉彎的時，盡可能保障彎度大于直角，不得出現90以下的拐角，也盡量不要使用90度拐角；

（7）當期那有許多的印制電路板都是由模擬電路與數字電路混合組成的。其因為在布線過程中，特別需要考慮電路之間的干擾問題，尤其是地線上的干擾信號。數字電路的頻率相對模擬電路會高出許多，但是模擬電路的敏感性又比前者高出許多。對于干擾信號而言，高頻率的信號線需要盡可能遠離較為敏感的模擬電路元器件。而對于地線而言，整個印制電路板對于外界而言只有一個結點，對此，就必須在PCB內部解決處理數、模共地的問題。但是，在印制電路板中模擬地線與數字地線是分開并且不相連的，只有在外界連接接口處與印制電路板有一點短接；

（8）印制電路板的布線過程中，必須要考慮網格系統的合理性，如果網格太過疏散，則會使用大量的資源，浪費資源。但是如果網絡太過密集，雖然能夠節省一定的資源，但是其對電路板的運行效果有非常大的影響，其主要會印象運行中的散熱以及運行速度。由此可見，在印制電路板的布線過程中，必須要嚴格考慮網絡的疏密程度；

（9）除以上多個布線技巧以外，還需要考慮調試、生產的便利性，確保印制電路板的布線符合實際，具備實用性。

4　總結

綜上所述，通過以上多個步驟布線完成之后，不能直接進入使用，必須需要經過全面、認真的檢查，檢查布線的最終情況是否合理，是否與使用者所需要的規定相符合。與此同時，還需要保障使用者的要求與印制板生產工藝沒有沖突，及時發現錯誤以及不足的地方，并采用針對性方案進行修改，在確認無誤之后便可以投入使用。

參考文獻

[1]蘆關山.淺談Protel印制電路板設計中注意的問題和設計技巧[J].中國科技投資,2013(A25):156-156.

[2]魯國斌,周如南.基于信號完整性分析的高速數字PCB板設計方法[J].航空電子技術,2008,39(2):54-55.

[3]張杰，張彥華.單片機系統設計中印制電路板(PCB)的抗干擾技術[J].科技信息,2009(35):23-25.

[4]張俊麗,周陽.淺談印制電路板(PCB)設計過程中的布線技巧[J].才智,2010(03):1034-1035.

劉裕舸（1978—），男，廣西南寧人，工程碩士學位，現為柳州鐵道職業技術學院助理實驗師，研究方向：計算機理論和實踐教學、軟件工程、嵌入式技術、物聯網技術。

作者簡介：