说 到PCB板，很多朋友会想到它在我们四周随处可见，从一切的家用电器，电脑内的各种配件，到各种数码产品，只需是电子产品简直都会用到PCB板，那么到底 什么是PCB板呢?PCB板就是PrintedCircuitBlock,即印制电路板，供电子组件安插,有线路的基版。经过运用印刷方式将镀铜的基版印 上防蚀线路,并加以蚀刻冲洗出线路。

PCB板能够分为单层板、双层板和多层板。各种电子元件都是被集成在PCB板上的，在最根本的单层PCB上，零件都集中在一面，导线则都集中在另一面。这么一来我们就需求在板子上打洞，这样接脚才干穿过板子到另一面，所以零件的接脚是焊在另一面上的。

由于如此，这样的PCB的正背面分别被称为零件面(ComponentSide)与焊接面(SolderSide)。双层板能够看作把两个单层板相对粘合在一同组成，板的两面都有电子元件和走线。

有 时分需求把一面的单线衔接到板的另一面，这就要经过导孔(via)。导孔是在PCB上，充溢或涂上金属的小洞，它能够与两面的导线相衔接。如今很多电脑主 板都在用4层以至6层PCB板，而显卡普通都在用了6层PCB板，很多高端显卡像nVIDIAGeForce4Ti系列就采用了8层PCB板，这就是所谓 的多层PCB板。在多层PCB板上也会遇到衔接各个层之间线路的问题，也能够经过导孔来完成。

由 于是多层PCB板，所以有时分导孔不需求穿透整个PCB板，这样的导孔叫做埋孔(Buriedvias)和盲孔(Blindvias)，由于它们只穿透其 中几层。盲孔是将几层内部PCB与外表PCB衔接，不须穿透整个板子。埋孔则只衔接内部的PCB，所以光是从外表是看不出来的。

在 多层板PCB中，整层都直接衔接上地线与电源。所以我们将各层分类为信号层(Signal)，电源层(Power)或是地线层(Ground)。假如 PCB上的零件需求不同的电源供给，通常这类PCB会有两层以上的电源与电线层。采用的PCB板层数越多，本钱也就越高。当然，采用更多层的PCB板对提 供信号的稳定性很有协助。

专业的PCB板制造过程相当复杂，拿4层PCB板为例。主板的PCB大都是4层的。制造的时分是先将中间两层各自碾压、裁剪、蚀刻、氧化电镀后，这4层分别是元器件面、电源层、地层和焊锡压层。再将这4层放在一同碾压成一块主板的PCB。接着打孔、做过孔。

洗 净之后，将外面两层的线路印上、敷铜、蚀刻、测试、阻焊层、丝印。最后将整版PCB(含许多块主板)冲压成一块块主板的PCB，再经过测试后停止真空包 装。假如PCB制造过程中铜皮敷着得不好，会有粘贴不牢现象，容易隐含短路或电容效应(容易产生干扰)。PCB上的过孔也是必需留意的。假如孔打得不是在 正中间，而是倾向一边，就会产生不平均匹配，或者容易与中间的电源层或地层接触，从而产生潜在短路或接地不良要素。

一、铜线布线过程

制造的第一步是树立出零件间联机的布线。我们采用负片转印方式将工作底片表如今金属导体上。这项技巧是将整个外表铺上一层薄薄的铜箔，并且把多余的部份给消弭。追加式转印是另一种比拟少人运用的方式，这是只在需求的中央敷上铜线的办法，不过我们在这里就不多谈了。

正 光阻剂是由感光剂制成的，它在照明下会溶解。有很多方式能够处置铜外表的光阻剂，不过最普遍的方式，是将它加热，并在含有光阻剂的外表上滚动。它也能够用 液态的方式喷在上头，不过干膜式提供比拟高的分辨率，也能够制造出比拟细的导线。遮光罩只是一个制造中PCB层的模板。

在 PCB板上的光阻剂经过UV光曝光之前，掩盖在上面的遮光罩能够避免部份区域的光阻剂不被曝光。这些被光阻剂盖住的中央，将会变成布线。在光阻剂显影之 后，要蚀刻的其它的裸铜部份。蚀刻过程能够将板子浸到蚀刻溶剂中，或是将溶剂喷在板子上。普通用作蚀刻溶剂运用三氯化铁等。蚀刻完毕后将剩下的光阻剂去除 掉。

1.布线宽度和电流
普通宽度不宜小于0.2mm(8mil)
在高密度高精度的PCB上，间距和线宽普通0.3mm(12mil)。
当铜箔的厚度在50um左右时，导线宽度1～1.5mm (60mil) = 2A
公共地普通80mil,关于有微处置器的应用更要留意。

2.到底多高的频率才算高速板?
当信号的上升/降落沿时间< 3~6倍信号传输时间时,即以为是高速信号.
关于数字电路，关键是看信号的边沿峻峭水平，即信号的上升、降落时间，
依照一本十分经典的书《High Speed Digtal Design>的理论,信号从10%上升到90%的时间小于6倍导线延时,就是高速信号!------即!即便8KHz的方波信号,只需边沿足够峻峭,一样是高速信号,在布线时需求运用传输线路论

3.PCB板的堆叠与分层
四层板有以下几种叠层次第。下面分别把各种不同的叠层优劣作阐明：

第一种状况
GND
S1+POWER
S2+POWER
GND

第二种状况
SIG1
GND
POWER
SIG2

第三种状况
GND
S1
S2
POWER

注：S1 信号布线一层，S2 信号布线二层;GND 地层 POWER 电源层

第 一种状况，应当是四层板中最好的一种状况。由于外层是地层，对EMI有屏蔽作用，同时电源层同地层也牢靠得很近，使得电源内阻较小，获得最佳郊果。但第一 种状况不能用于当本板密度比拟大的状况。由于这样一来，就不能保证第一层地的完好性，这样第二层信号会变得更差。另外，此种构造也不能用于全板功耗比拟大 的状况。

第 二种状况，是我们平常最常用的一种方式。从板的构造上，也不适用于高速数字电路设计。由于在这种构造中，不易坚持低电源阻抗。以一个板2毫米为例：请求 Z0=50ohm. 以线宽为8mil.铜箔厚为35цm。这样信号一层与地层中间是0.14mm。而地层与电源层为1.58mm。这样就大大的增加了电源的内阻。在此种构造 中,由于辐射是向空间的，需加屏蔽板，才干减少EMI。

第三种状况，S1层上信号线质量最好。S2次之。对EMI有屏蔽作用。但电源阻抗较大。此板能用于全板功耗大而该板是干扰源或者说紧临着干扰源的状况下。

4.阻抗匹配
反射电压信号的幅值由源端反射系数ρs和负载反射系数ρL 决议
ρL = (RL - Z0) / (RL + Z0) 和 ρS = (RS - Z0) / (RS + Z0)
在上式中，若RL=Z0则负载反射系数ρL=0。若 RS=Z0源端反射系数ρS=0。

由 于普通的传输线阻抗Z0通常应满足50Ω的请求50Ω左右，而负载阻抗通常在几千欧姆到几十千欧姆。因而，在负载端完成阻抗匹配比拟艰难。但是，由于信号 源端(输出)阻抗通常比拟小，大致为十几欧姆。因而在源端完成阻抗匹配要容易的多。假如在负载端并接电阻，电阻会吸收局部信号对传输不利(我的了解).当 选择TTL/CMOS规范 24mA驱动电流时，其输出阻抗大致为13Ω。若传输线阻抗Z0=50Ω，那么应该加一个33Ω的源端匹配电阻。13Ω+33Ω=46Ω (近似于50Ω，弱的欠阻尼有助于信号的setup时间)

中选择其他传输规范和驱动电流时，匹配阻抗会有差别。在高速的逻辑和电路设计时，对一些关键的信号，如时钟、控制信号等，我们倡议一定要加源端匹配电阻。

这样接了信号还会从负载端反射回来，由于源端阻抗匹配，反射回来的信号不会再反射回去。

5.电源线和地线规划留意事项
电源线尽量短，走直线，而且最好走树形、不要走环形

地 线环路问题：关于数字电路来说，地线环路形成的地线环流也就是几十毫伏级别的，而TTL的抗干扰门限是1.2V，CMOS电路更能够到达1/2电源电压， 也就是说地线环流基本就不会对电路的工作形成不良影响。相反，假如地线不闭合，问题会更大，由于数字电路在工作的时分产生的脉冲电源电流会形成各点的地电 位不均衡，比方自己实测74LS161在反转时地线电流1.2A(用2Gsps示波器测出，地电流脉冲宽度7ns)。在大脉冲电流的冲击下，假如采用枝状 地线(线宽25mil)散布，地线间各个点的电位差将会到达百毫伏级别。而采用地线环路之后，脉冲电流会分布到地线的各个点去，大大降低了干扰电路的可 能。采用闭合地线，实测出各器件的地线最大瞬时电位差是不闭合地线的二分之一到五分之一。

当 然不同密度不同速度的电路板实测数据差别很大，我上面所说，指的是大约相当于Protel 99SE所附带的Z80 Demo板的程度;关于低频模仿电路，我以为地线闭合后的工频干扰是从空间感应到的，这是无论如何也仿真和计算不出来的。假如地线不闭合，不会产生地线涡 流，beckhamtao所谓“但地线开环这个工频感应电压会更大。”的理论根据和在?举两个实例，7年前我接手他人的一个项目，精细压力计，用的是14 位A/D转换器，但实测只要11位有效精度，经查，地线上有15mVp-p的工频干扰，处理办法就是把PCB的模仿地环路划开，前端传感器到A/D的地线 用飞线作枝状散布，后来量产的型号PCB重新依照飞线的走线消费，至今未呈现问题。第二个例子，一个朋友酷爱发烧，本人DIY了一台功放，但输出一直有交 流声，我倡议其将地线环路切开，问题处理。事后此位老兄查阅数十种“Hi-Fi名机”PCB图，证明无一种机器在模仿局部采用地线环路。

6.印制电路板设计准绳和抗干扰措施
印 制电路板(PCB)是电子产品中电路元件和器件的支撑件.它提供电路元件和器件之间的电气衔接。随着电于技术的飞速开展，PGB的密度越来越高。PCB设 计的好坏对立干扰才能影响很大.因而，在停止PCB设计时.必需恪守PCB设计的普通准绳，并应契合抗干扰设计的请求。

二、PCB设计的普通准绳

要使电子电路取得最佳性能，元器件的布且及导线的布设是很重要的。为了设计质量好、造价低的PCB.应遵照以下普通准绳：

1.规划
首先，要思索PCB尺寸大小。PCB尺寸过大时，印制线条长，阻抗增加，抗噪声才能降落，本钱也增加;过小，则散热不好，且临近线条易受干扰。在肯定PCB尺寸后.再肯定特殊元件的位置。最后，依据电路的功用单元，对电路的全部元器件停止规划。

在肯定特殊元件的位置时要恪守以下准绳：
(1)尽可能缩短高频元器件之间的连线，设法减少它们的散布参数和互相间的电磁干扰。易受干扰的元器件不能互相挨得太近，输入和输出元件应尽量远离。
(2)某些元器件或导线之间可能有较高的电位差，应加大它们之间的间隔，以免放电引出不测短路。带高电压的元器件应尽量布置在调试时手不易触及的中央。
(3)重量超越15g的元器件、应当用支架加以固定，然后焊接。那些又大又重、发热量多的元器件，不宜装在印制板上，而应装在整机的机箱底板上，且应思索散热问题。热敏元件应远离发热元件。
(4)关于电位器、可调电感线圈、可变电容器、微动开关等可调元件的规划应思索整机的构造请求。若是机内调理，应放在印制板上便当于调理的中央;若是机外调理，其位置要与调理旋钮在机箱面板上的位置相顺应。
(5)应留出印制扳定位孔及固定支架所占用的位置。

依据电路的功用单元.对电路的全部元器件停止规划时，要契合以下准绳：
(1)依照电路的流程布置各个功用电路单元的位置，使规划便于信号流通，并使信号尽可能坚持分歧的方向。
(2)以每个功用电路的中心元件为中心，盘绕它来停止规划。元器件应平均、 划一、紧凑地排列在PCB上.尽量减少和缩短各元器件之间的引线和衔接。
(3)在高频下工作的电路，要思索元器件之间的散布参数。普通电路应尽可能使元器件平行排列。这样，不但美观.而且装焊容易.易于批量消费。
(4)位于电路板边缘的元器件，离电路板边缘普通不小于2mm。电路板的最佳外形为矩形。长宽比为3：2成4：3。电路板面尺寸大于200x150mm时.应思索电路板所受的机械强度。

2.布线
布线的准绳如下：
(1)输入输出端用的导线应尽量防止相邻平行。最好加线间地线，以免发作反应藕合。

(2) 印制摄导线的最小宽度主要由导线与绝缘基扳间的粘附强度和流过它们的电流值决议。当铜箔厚度为 0.05mm、宽度为 1 ~ 15mm 时.经过 2A的电流，温度不会高于3℃，因而.导线宽度为1.5mm可满足请求。关于集成电路，特别是数字电路，通常选0.02~0.3mm导线宽度。当然，只需 允许，还是尽可能用宽线.特别是电源线和地线。导线的最小间距主要由最坏状况下的线间绝缘电阻和击穿电压决议。关于集成电路，特别是数字电路，只需工艺允 许，可使间距小至5~8mm。

(3)印制导线拐弯处普通取圆弧形，而直角或夹角在高频电路中会影响电气性能。此外，尽量防止运用大面积铜箔，否则.长时间受热时，易发作铜箔收缩和零落现象。必需用大面积铜箔时，最好用栅格状.这样有利于扫除铜箔与基板间粘合剂受热产生的挥发性气体。

3.焊盘
焊盘中心孔要比器件引线直径稍大一些。焊盘太大易构成虚焊。焊盘外径D普通不小于(d+1.2)mm，其中d为引线孔径。对高密度的数字电路，焊盘最小直径可取(d+1.0)mm。

三、PCB及电路抗干扰措施

印制电路板的抗干扰设计与详细电路有着亲密的关系，这里仅就PCB抗干扰设计的几项常用措施做一些阐明。

1.电源线设计
依据印制线路板电流的大小，尽量加租电源线宽度，减少环路电阻。同时、使电源线、地线的走向和数据传送的方向分歧，这样有助于加强抗噪声才能。

2.地线设计
地线设计的准绳是：
(1)数字地与模仿地分开。若线路板上既有逻辑电路又有线性电路，应使它们尽量分开。低频电路的地应尽量采用单点并联接地，实践布线有艰难时可局部串联后再并联接地。高频电路宜采用多点串联接地，地线应短而租，高频元件四周尽量用栅格状大面积地箔。
(2)接地线应尽量加粗。若接地线用很纫的线条，则接地电位随电流的变化而变化，使抗噪性能降低。因而应将接地线加粗，使它能经过三倍于印制板上的允许电流。如有可能，接地线应在2~3mm以上。
(3)接地线构成闭环路。只由数字电路组成的印制板，其接地电路布成团环路大多能进步抗噪声才能。

3.退藕电容配置
PCB设计的常规做法之一是在印制板的各个关键部位配置恰当的退藕电容。

退藕电容的普通配置准绳是：
(1)电源输入端跨接10 ~100uf的电解电容器。如有可能，接100uF以上的更好。
(2)准绳上每个集成电路芯片都应布置一个0.01pF的瓷片电容，如遇印制板空隙不够，可每4~8个芯片布置一个1 ~ 10pF的但电容。
(3)关于抗噪才能弱、关断时电源变化大的器件，如 RAM、ROM存储器件，应在芯片的电源线和地线之间直接接入退藕电容。
(4)电容引线不能太长，特别是高频旁路电容不能有引线。

此外，还应留意以下两点：
(1)在印制板中有接触器、继电器、按钮等元件时.操作它们时均会产生较大火花放电，必需采用附图所示的 RC 电路来吸收放电电流。普通 R 取 1 ~ 2K，C取2.2 ~ 47UF。
(2)CMOS的输入阻抗很高，且易受感应，因而在运用时对不用端要接地或接正电源。

四、完成PCB高效自动布线的设计技巧和要点

尽 管如今的EDA工具很强大，但随着PCB尺寸请求越来越小，器件密度越来越高，PCB设计的难度并不小。如何完成PCB高的布通率以及缩短设计时间呢?本 文引见PCB规划、规划和布线的设计技巧和要点。 如今PCB设计的时间越来越短，越来越小的电路板空间，越来越高的器件密度，极端苛刻的规划规则和大尺寸的组件使得设计师的工作愈加艰难。为理解决设计上 的艰难，加快产品的上市，如今很多厂家倾向于采用专用EDA工具来完成PCB的设计。但专用的EDA工具并不能产生理想的结果，也不能到达100%的布通 率，而且很乱，通常还需花很多时间完成余下的工作。

如今市面上盛行的EDA工具软件很多，但除了运用的术语和功用键的位置不一样外都大同小异，如何用这些工具更好地完成PCB的设计呢?在开端布线之前对设计停止认真的剖析以及对工具软件停止认真的设置将使设计愈加契合请求。下面是普通的设计过程和步骤。

1.肯定PCB的层数
电 路板尺寸和布线层数需求在设计初期肯定。假如设计请求运用高密度球栅数组(BGA)组件，就必需思索这些器件布线所需求的最少布线层数。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。板的大小有助于肯定层叠方式和印制线宽度，完成希冀的设计效果。

多 年来，人们总是以为电路板层数越少本钱就越低，但是影响电路板的制形成本还有许多其它要素。近几年来，多层板之间的本钱差异曾经大大减小。在开端设计时最 好采用较多的电路层并使敷铜平均散布，以防止在设计临近完毕时才发现有少量信号不契合已定义的规则以及空间请求，从而被迫添加新层。在设计之前认真的规划 将减少布线中很多的费事。

2.设计规则和限制
自 动布线工具自身并不晓得应该做些什幺。为完成布线任务，布线工具需求在正确的规则和限制条件下工作。不同的信号线有不同的布线请求，要对一切特殊请求的信 号线停止分类，不同的设计分类也不一样。每个信号类都应该有优先级，优先级越高，规则也越严厉。规则触及印制线宽度、过孔的最大数量、平行度、信号线之间 的互相影响以及层的限制，这些规则对布线工具的性能有很大影响。认真思索设计请求是胜利布线的重要一步。

3.组件的规划
为最优化装配过程，可制造性设计(DFM)规则会对组件规划产生限制。假如装配部门允许组件挪动，能够对电路恰当优化，更便于自动布线。所定义的规则和约束条件会影响规划设计。

在规划时需思索布线途径(routing channel)和过孔区域。这些途径和区域对设计人员而言是显而易见的，但自动布线工具一次只会思索一个信号，经过设置布线约束条件以及设定可布信号线的层，能够使布线工具能像设计师所想象的那样完成布线。

4.扇出设计
在扇出设计阶段，要使自动布线工具能对组件引脚停止衔接，外表贴装器件的每一个引脚至少应有一个过孔，以便在需求更多的衔接时，电路板可以停止内层衔接、在线测试(ICT)和电路再处置。

为 了使自动布线工具效率最高，一定要尽可能运用最大的过孔尺寸和印制线，距离设置为50mil较为理想。要采用使布线途径数最大的过孔类型。停止扇出设计 时，要思索到电路在线测试问题。测试夹具可能很昂贵，而且通常是在行将投入全面消费时才会订购，假如这时分才思索添加节点以完成100%可测试性就太晚 了。

经 过谨慎思索和预测，电路在线测试的设计可在设计初期停止，在消费过程后期完成，依据布线途径和电路在线测试来肯定过孔扇出类型，电源和接地也会影响到布线 和扇出设计。为降低滤波电容器衔接线产生的感抗，过孔应尽可能靠近外表贴装器件的引脚，必要时可采用手动布线，这可能会对原来想象的布线途径产生影响，甚 至可能会招致你重新思索运用哪种过孔，因而必需思索过孔和引脚感抗间的关系并设定过孔规格的优先级。

5.手动布线以及关键信号的处置
虽然本文主要阐述自动布线问题，但手动布线在如今和未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。如图2a和图2b所示，经过对选择出的网络(net)停止手动布线并加以固定，能够构成自动布线时可根据的途径。

无 论关键信号的数量有几，首先对这些信号停止布线，手动布线或分离自动布线工具均可。关键信号通常必需经过精心的电路设计才干到达希冀的性能。布线完成 后，再由有关的工程人员来对这些信号布线停止检查，这个过程相对容易得多。检查经过后，将这些线固定，然后开端对其他信号停止自动布线。

6.自动布线
对关键信号的布线需求思索在布线时控制一些电参数，比方减小散布电感和EMC等，关于其它信号的布线也相似。一切的EDA厂商都会提供一种办法来控制这些参数。在理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水平上能够得到保证。

应 该采用通用规则来对信号停止自动布线。经过设置限制条件和制止布线区来限定给定信号所运用的层以及所用到的过孔数量，布线工具就能依照工程师的设计思想来 自动布线。假如对自动布线工具所用的层和所布过孔的数量不加限制，自动布线时将会运用到每一层，而且将会产生很多过孔。

在设置好约束条件和应用所创立的规则后，自动布线将会到达与预期相近的结果，当然可能还需求停止一些整理工作，同时还需求确保其它信号和网络布线的空间。在一局部设计完成以后，将其固定下来，以避免遭到后边布线过程的影响。

采 用相同的步骤对其他信号停止布线。布线次数取决于电路的复杂性和你所定义的通用规则的几。每完成一类信号后，其他网络布线的约束条件就会减少。但随之而 来的是很多信号布线需求手动干预。如今的自动布线工具功用十分强大，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 号停止手动布线。

7.自动布线的设计要点包括:
1)稍微改动设置，试用多种途径布线;
2)坚持根本规则不变，试用不同的布线层、不同的印制线和距离宽度以及不同线宽、不同类型的过孔如盲孔、埋孔等，察看这些要素对设计结果有何影响;
3)让布线工具对那些默许的网络依据需求停止处置;
4)信号越不重要，自动布线工具对其布线的自在度就越大。

8.布线的整理
如 果你所运用的EDA工具软件可以列出信号的布线长度，检查这些数据，你可能会发现一些约束条件很少的信号布线的长度很长。这个问题比拟容易处置，经过手动 编辑能够缩短信号布线长度和减少过孔数量。在整理过程中，你需求判别出哪些布线合理，哪些布线不合理。同手动布线设计一样，自动布线设计也能在检查过程中 停止整理和编辑。

9.电路板的外观
以前的设计常常留意电路板的视觉效果，如今不一样了。自动设计的电路板不比手动设计的美观，但在电子特性上能满足规则的请求，而且设计的完好性能得到保证。