PCB设计、整板布局、优化与分析

PCB设计、整板布局、优化与分析

PCB布局设计的基本原则有哪些？如何优化和分析？布局合理与否将直接影响产品的寿命、稳定性、EMC（电磁兼容）等，必须从电路板的整体布局、布线的连通性、工艺性、机械结构、散热等方面综合考虑。耗散、EMI（电磁干扰）、可靠性、信号完整性等。

一般先将元件放置在与机械尺寸相关的固定位置，然后放置特殊元件和大型元件，最后放置小型元件。 同时还要考虑布线要求。 高频元件的放置应尽可能紧凑，使信号线的走线尽可能短，以减少信号线的交叉干扰。

与机械尺寸相关的定位刀片的放置

电源插座、开关和PCB之间的接口和指示灯是与机械尺寸相关的定位插件。一般电源与PCB的接口放置在PCB边缘，与PCB边缘应有3mm~5mm的距离； 指示LED应按要求准确放置； 开关和一些微调元件，如可调电感和电阻，应放置在靠近PCB边缘的位置，以便于调节和连接；需要经常更换的部件必须放置在部件较少的位置，以便于更换。

特殊元件的放置

大功率管、变压器、整流管等发热器件在高频工作时发热量较多，因此布局时应充分考虑通风散热，并将此类器件放置在PCB上空气容易流通的地方 。

大功率整流管、稳压管应加装散热器，并远离变压器。

电解电容器等热敏元件也应远离发热器件，否则电解液会干燥，导致其电阻增大、性能变差，影响电路的稳定性。

容易发生故障的元件，如调整管、电解电容、继电器等，也应考虑方便维修而放置。

对于经常需要测量的测试点，在布置元件时应注意保证测试棒能容易接触到。

由于供电设备内部会产生50Hz漏磁场，当与低频放大器的某些部件连接时，会对低频放大器产生干扰。因此，必须将它们隔离或屏蔽。

各级放大器最好按原理图排列成一条直线。这种布置的优点是各级接地电流都会在这一级流动，而不影响其他电路的运行。输入级和输出级应尽可能远离，以减少它们之间的寄生耦合干扰。

考虑各单元功能电路之间的信号传输关系，低频电路与高频电路分开，模拟电路与数字电路分开。

集成电路应放置在PCB的中央，以便于各引脚与其他器件之间的布线连接。

电感器、变压器等器件具有磁耦合，应将它们相互正交放置，以减少磁耦合。另外，它们都具有较强的磁场，周围应有适当大的空间或磁屏蔽，以减少对其他电路的影响。

PCB 的关键部位应配置合适的高频去耦电容。例如，在PCB电源输入端接一个10μF～100μF的电解电容，在靠近集成电路的电源引脚处接一个0.01pF左右的瓷片电容。

有些电路需配备适当的高频或低频扼流圈，以减少高频和低频电路之间的影响。设计和绘制原理图时应考虑到这一点，否则也会影响电路的工作性能。

元器件的间距应适当，间距应考虑是否有可能被击穿或点燃。

对于推挽电路、桥式电路的放大器，布局时应注意元器件电气参数的对称性和结构对称性，使对称元器件的分布参数尽可能一致。

主要元件手动布局完成后，应采用元件锁定方法，防止这些元件在自动布局时移动。即执行编辑更改命令或在组件的属性中选择“锁定”将其锁定并停止移动。

常见组件的放置

对于电阻、电容等普通元件，考虑到元件排列的有序性、占用空间的大小、布线的连通性以及焊接的方便性，可以采用自动布局。

对于PCB布局设计来说，采用手动布局的方法来优化和调整一些元件的位置，然后结合自动布局来完成PCB的整体设计。

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