PCB器件布局如何提升整機(jī)的性能

現(xiàn)在很多的PCB Layout工程師都是按照硬件工程師或者PI SI工程師給出的約束規(guī)則來完成布局布線的，俗稱的“拉線工”。如不想被當(dāng)做“拉線工”來看待，要具備一定的電路理解能與SI/PI工程師做PI/SI分析的能力。

PCB Layout是一項(xiàng)技術(shù)活，也是經(jīng)驗(yàn)活。學(xué)習(xí)一些有用的經(jīng)驗(yàn)，往往可以讓人受益匪淺。

PCB布局結(jié)構(gòu)

布局，字面上的解釋，就是將電路元件合理的放置。良好的PCB器件布局對提升整機(jī)的性能有著極其重要的意義；
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那怎么樣的放置是合理的?（含無線模組的PCB布局要點(diǎn)）

模擬電路與數(shù)字電路物理分離，例如MCU與無線模組的天線端口盡量遠(yuǎn)離；

無線模組的下方盡量避免布置高頻數(shù)字走線、高頻模擬走線、電源走線以及其它敏感器件，模組下方可以鋪銅；

無線模組需盡量遠(yuǎn)離變壓器、大功率電感、電源等電磁干擾較大的部分；

在放置含有板載PCB天線或陶瓷天線時(shí)，模組的天線部分下方PCB需挖空處理，不得鋪銅且天線部分盡量處于板邊；

無論射頻信號(hào)還是其它信號(hào)走線應(yīng)盡量短，其它信號(hào)還需遠(yuǎn)離無線模組發(fā)射部分，避免受到干擾；

布局需考慮無線模組需要具有較完整的電源地，射頻走線需留出地孔伴隨空間；

無線模組所需的電壓紋波要求較高，因此在靠近模組電壓引腳處增加較為合適濾波電容，例如10uF；

無線模塊發(fā)送頻率快，對電源的瞬態(tài)響應(yīng)有一定要求，除了設(shè)計(jì)時(shí)需要選取性能優(yōu)異的電源方案外，布局時(shí)也要注意合理的布置電源電路，充分發(fā)揮電源性能；如DC-DC布局是就需要注意續(xù)流二極管地與IC地的距離需要盡量靠近保證回流、功率電感與電容之間的距離需要盡量靠近等。

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線寬、線距的設(shè)置

線寬、線距的設(shè)置對整板的性能提升有巨大的影響，合理的設(shè)置走線寬度、線距能夠有效的提升整板的電磁兼容性以及各方面的性能。

電源走線：按照負(fù)載的電流、電壓大小以及PCB銅厚綜合考慮，通常電流都需預(yù)留2倍于正常工作電流，線距盡量滿足3W原則。

信號(hào)走線：根據(jù)信號(hào)的傳輸速率、傳輸類型（模擬還是數(shù)字）、走線長度等綜合考慮，普通信號(hào)線間距推薦滿足3W原則，差分線則另行考慮。

射頻走線：射頻走線的線寬需要考慮特性阻抗，常用的射頻模組天線接口均為50Ω特特性阻抗，按經(jīng)驗(yàn)功率≤30dBm(1W)的射頻線寬0.55mm，鋪銅的間距0.5mm，更準(zhǔn)確的也可通過板廠協(xié)助調(diào)整得到約50Ω的特性阻抗。

電源線的線寬設(shè)置就要從整機(jī)負(fù)載的電流大小、供電電壓大小、PCB的銅厚、走線長度等方面去考慮，通常寬1.0mm，銅厚1oz（0.035mm）的走線可通過約2A的電流。

線距的合理設(shè)置可以有效減少串?dāng)_等想象，如常用的3W原則（即導(dǎo)線間的中心間距不小于3倍線寬時(shí)，則可保持70%的電場不互相干擾）



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器件之間的間距設(shè)置

在PCB Layout時(shí)器件之間的間距是我們必須要考慮的事情，如果間距太小則容易導(dǎo)致焊接連錫影響生產(chǎn)；
距離建議如下：同類器件：≥0.3mm

不同器件：≥0.13*h+0.3mm（h為周圍鄰近器件高度差）

只能使用手工焊接的器件之間距離建議：≥1.5mm

直插器件與貼片器件也應(yīng)保持生產(chǎn)足夠距離，建議在1-3mm之間；

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PCB板邊與器件、走線的間距控制

在PCB布局布線時(shí)器件和走線離板邊的距離設(shè)計(jì)是否合理也非常的重；

例如在實(shí)際的生產(chǎn)過程中大多采用拼板的方式，因此如果器件離板邊過近會(huì)造成在PCB分板的時(shí)候?qū)е潞副P脫落，甚至器件損害，線路過近則容易在生產(chǎn)的時(shí)候?qū)е戮€路斷裂影響電路功能。

推薦距離與擺放方式器件擺放：建議器件焊盤與拼板“V cut”方向平行，目的是使得分板時(shí)器件焊盤所承受的機(jī)械應(yīng)力均勻且受力方向相同，減小焊盤脫落的可能性。

器件距離：器件離板邊的擺放距離≥0.5mm

走線距離：走線離板邊的距離≥0.5mm

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相鄰焊盤連接與淚滴

如果IC的相鄰引腳需要相連，需要注意的是不要在焊盤上直接進(jìn)行連接，而是引出在焊盤外連接，這樣可以防止生產(chǎn)時(shí)IC的引腳連錫短接。

另外相鄰焊盤間引出的線寬也需要注意，不超過IC引腳的大小，一些特殊引腳除外如電源引腳等。

淚滴可以有效的減小因?yàn)榫€寬突變而造成的反射，可以讓走線與焊盤平穩(wěn)連接；

添加淚滴解決了走線與焊盤之間的連接受沖擊力容易斷裂的問題；

從外觀上看添加淚滴也可以讓PCB看起來更加合理美觀；

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過孔的參數(shù)設(shè)置與放置位置

過孔的大小設(shè)置合理程度對電路的性能有著極大的影響，合理的過孔大小設(shè)置需要考慮過孔所承受的電流、信號(hào)的頻率、制作工藝難度等。因此PCB Layout需要特別的注意。

過孔的放置位置也同樣重要，過孔如放置在焊盤上，生產(chǎn)時(shí)便容易導(dǎo)致器件焊接不良，因此一般過孔都放置在焊盤外，當(dāng)然在空間極其緊張的情況下過孔放置在焊盤上再加上制板商的盤中孔工藝也是可以的，不過這樣做生產(chǎn)成本便會(huì)增加。



過孔設(shè)置的要點(diǎn)：

一個(gè)PCB中因?yàn)椴煌呔€的需要可以放置不同尺寸的過孔，不過通常不建議超過3種以免對生產(chǎn)造成極大的不便拉高成本；

過孔的深度與直徑比一般≤6，因?yàn)槌^6倍時(shí)生產(chǎn)難以保證孔壁能夠均勻鍍銅；

過孔的寄身電感與寄身電容也需要注意，尤其在高速電路中需要特別注意其分布性能參數(shù)；

過孔越小越分布參數(shù)越小越適合高速電路，但其成本也高；

以上6點(diǎn)便是此次整理的一些關(guān)于PCB Layout的注意事項(xiàng)，希望對大家能夠有所幫助。

審核編輯：劉清