PCB 常用设计规则

在布局之前要确认 PCB 板的设计规则：

1. 元器件之间、线之间、线孔之间的间隙。
2. 走线线宽。
3. 过孔大小。
4. 叠层顺序及其层数。

设计规则来源：

1. 制造厂的可制造工艺参数。
2. 叠层顺序及其层数是否可制造。

元件布局

1. 首先放置必备元件：通常有些元件必须放置在特定位置，有时是由于机械外壳的约束或者由于其尺寸。最好先放置这些元件并锁定其位置，然后再继续布局的其余部分。
2. 放置大型处理器和 IC：高引脚数 IC 或处理器等元件通常需要连接到设计中的多个元件。将这些元件集中安置，可以使 PCB 布局中的迹线布线更加容易。
3. 尽量避免横跨网络：元件放置在 PCB 布局中时，未布线的网络通常可见。请尽量减少横跨网络的数量。每个网络交叉点都需要通过过孔进行层过渡。如果可以借助创造性的元件布置来避免网络交叉点，那么将更容易为 PCB 布局实施最佳布线指南。
4. SMD PCB 板设计规则：建议将所有表面安装器件（SMD）元件放置在电路板的同一侧。造成这种情况的主要原因是：在装配过程中，电路板的每一面都要求自身沿着 SMD 焊接焊线，因此将所有 SMD 放在一侧将帮助您避免一些额外的装配成本。
5. 尝试调整方向：您可以旋转元件以尝试避免网络交叉点。尝试调整连接的焊盘的方向，使其面对彼此，这有助于简化布线。
6. 布局须参考原理图，并根据原理图信号流向规则来放置元件。
7. 元器件的排列要便于后期调试和维修，需调试的元器件周围要有足够的空间。
8. 发热元件应均匀分布，这样更利于单板和整机的散热，除温度检测元件以外的所有温度敏感器件都应尽可能的远离发热量大的元器件。
9. 布局应尽可能满足以下要求：尽可能短的总连接和较短的临界信号线；高压信号与低压弱信号完全分离；将模拟信号与数字信号分开；将高频信号与低频信号分开；高频元器件的间隔要充分。
10. 元件布局时，应适当考虑使用同一种电源的器件尽量放在一起。
11. 器件布局栅格的设置，一般 IC 器件布局时，栅格应为 50-100mil、小型表面安装器件，如表面贴装元件布局时，栅格设置应不少于 25mil.
12. 同类型插装元器件在 X 或 Y 方向上应朝一个方向防止同一种类型的有极性分立元件也要力争在 X 或 Y 方向上保持一致，便于生产和检验。
13. IC 去耦电容的布局要尽量靠近 IC 的电源管脚，并使之与电源和地之间形成的回路最短。
14. 表面贴装器件（SMD）相互间距离要大于 0.7mm。
15. 表面贴装器件焊盘外侧同相邻插件外形边缘距离要大于 2mm。
16. 定位孔、标准孔等非安装孔周围 1.27mm 内不得贴装元、器件，螺钉等安装孔周围 3.5mm（对于 M2.5）、4mm（对于 M3）内不得贴装元器件。
17. 卧装电阻、电感（插件）、电解电容等元件的下方避免布过孔，以免波峰焊后过孔与元件壳体短路。
18. 元器件的外侧距板边的距离为 5mm。
19. BGA 与相邻元件的距离>5mm。有压接件的 PCB，压接的接插件周围 5mm 内不能有插装元器件，在焊接面其周围 5mm 内也不能有贴装元器件。
20. 金属壳体元器件和金属件（屏蔽盒等）不能与其它元器件相碰，不能紧贴印制线、焊盘，其间距应大于 2mm。定位孔、紧固件安装孔、椭圆孔及板中其它方孔外侧距板边的尺寸大于 3mm。
21. 电源插座要尽量布置在印制板的四周，电源插座与其相连的汇流条接线端应布置在同侧。特别应注意不要把电源插座及其它焊接连接器布置在连接器之间，以利于这些插座、连接器的焊接及电源线缆设计和扎线。电源插座及焊接连接器的布置间距应考虑方便电源插头的插拔。
22. 贴片焊盘上不能有通孔，以免焊膏流失造成元件虚焊。重要信号线不准从插座脚间穿过。
23. 贴片单边对齐，字符方向一致，封装方向一致。
24. 有极性的器件在以同一板上的极性标示方向尽量保持一致。

线宽

10mil的迹线宽度适用于绝大多数低电流模拟和数字信号。如果载流超过 0.3 A，则可能需要更宽的印刷电路板迹线。

过孔

最好大于 8mil(0.2mm)

DIP 直插

1. 插件孔大小视你的元器件来定，但一定要大于你的元器件管脚，建议大于最少 0.2mm 以上 也就是说 0.6 的元器件管脚，你最少得设计成 0.8，以防加工公差而导致难于插进。

2. 插件孔(PTH) 焊盘外环单边不能小于 0.2mm(8mil) 当然越大越好此点非常重要，设计一定要考虑。

3. 插件孔(PTH) 孔到孔间距(孔边到孔边)不能小于: 0.3mm 当然越大越好此点非常重要，设计一定要考虑。

字符

字符字宽不能小于 0.153mm(6mil),字高不能小于 0.811mm(32mil), 宽度比高度比例最好为 5 的关系 也为就是说，字宽 0.2mm 字高为 1mm，以此推类

布线

**关键信号线优先：**模拟信号、高速信号、时钟信号和同步信号等关键信号优先布线。

尽量为时钟信号、高频信号、敏感信号等关键信号提供专门的布线层，并保证其最小的回路面积。

**密度优先原则：**从单板上连接关系最为复杂的元件及连接最为密集的区域开始布线。

有阻抗控制要求的网络应尽量按线长线宽要求布线。

走线方式

1. PCB 设计直角走线:

   直角走线在拐角处的铜箔为正常线宽的 1.414 倍会造成直角折弯处特性阻抗突变，这个对于普通的走线没有太大的影响，但是对高速信号来说，特性阻抗变化则会带来信号反射，使得信号质量变差。同时，拐角处的额外寄生电容也会对信号的传输造成时延影响。此外，直角尖端容易发射或接收电磁波，还会产生 EMI 问题。

2. PCB 设计短线和闭环:

   在 PCB 设计时应该让布线长度尽量短，以减少由于走线过长带来的干扰问题，特别是一些重要信号线，如时钟线，务必将其振荡器放在离器件很近的地方。其主要目的是调整时滞，满足系统时间序列的设计要求。

   防止信号线在不同层间形成自环。在多层板设计中容易发生此类问题，闭环将引起辐射干扰。

3. 首选布线（箭头指示元件移位方向）

4. 画定布线区域距 PCB 板边 ≤1mm 的区域内，以及安装孔周围 1mm 内，禁止布线。

5. 电源线尽可能的宽，不应低于 18mil；信号线宽不应低于 12mil；cpu 入出线不应低于 10mil（或 8mil）；线间距不低于 10mil。

6. 正常过孔不低于 30mil。

7. 注意电源线与地线应尽可能呈放射状，以及信号线不能出现回环走线。

8. 环路最小规则，即信号线与其回路构成的环面积要尽可能小，环面积越小，对外的辐射越少，接收外界的干扰也越小。实例如下图所示：

   

9. 串扰控制 　　串扰是指 PCB 上不同网络之间因较长的平行布线引起的相互干扰，主要是由于平行线间的分布电容和分布电感的作用。克服串扰的主要措施是：加大平行布线的间距，遵循 3W 规则。在平行线间插入接地的隔离线。减小布线层与地平面的距离。

10. 走线的方向控制规则：

    相邻层的走线方向成正交结构。避免将不同的信号线在相邻层走成同一方向，以减少不必要的层间串扰；当由于板结构限制年已避免出现该情况，特别是信号速率较高时，应考虑用地平面隔离各布线层，用地信号线隔离各信号线。作为电路的输入及输出用的印制导线应尽量避免相邻平行，以免发生回授，在这些导线之间最好加接地线。

11. 走线的开环检查规则： 　　一般不允许出现一端浮空的布线，主要是为了避免产生“天线效应”，减少不必要的干扰辐射和接收，否则可能带来不可预知的结果。

    

12. 走线的分枝长度控制规则：尽量控制分枝的长度，一般的要求是 Tdelay< = Trise/20。

    

13. 孤立铜区控制规则：孤立铜区的出现，将带来一些不可预知的问题，因此将孤立铜区与别的信号相接，有助于改善信号质量，通常是将孤立铜区接地或删除。

14. 3W 规则 　　为了减少线间串扰，应保证导线间距足够大，当导线中心间距不少于 3 倍线宽时，则可保持 70%的电场不互相串扰，如要达到 98%的电场不互相干扰，可使用 10W 间距。在布线密度较低时，信号线的间距可适当地加大，对高、低电平悬殊的信号线应尽可能地短且加大间距。

    

15. 印制导线的宽度： 导线宽度应以能满足电气性能要求而又便于生产为宜，它的最小值以承受的电流大小而定，但最小不宜小于 0.2mm，在高密度、高精度的印制线路中，导线宽度和间距一般可取 0.3mm；导线宽度在大电流情况下还要考虑其温升，单面板实验表明，当铜箔厚度为 50μm、导线宽度 1 ～ 1.5mm、通过电流 2A 时，温升很小，因此，一般选用 1 ～ 1.5mm 宽度导线就可能满足设计要求而不致引起温升；印制导线的公共地线应尽可能地粗，可能的话，使用大于 2 ～ 3mm 的线条，这点在带有微处理器的电路中尤为重要，因为当地线过细时，由于流过的电流的变化，地电位变动，微处理器定时信号的电平不稳，会使噪声容限劣化；在 DIP 封装的 IC 脚间走线，可应用 10－10 与 12－12 原则，即当两脚间通过 2 根线时，焊盘直径可设为 50mil、线宽与线距都为 10mil，当两脚间只通过 1 根线时，焊盘直径可设为 64mil、线宽与线距都为 12mil。

16. 印制导线的屏蔽与接地：印制导线的公共地线，应尽量布置在印制线路板的边缘部分。在印制线路板上应尽可能多地保留铜箔做地线，这样得到的屏蔽效果，比一长条地线要好，传输线特性和屏蔽作用将得到改善，另外起到了减小分布电容的作用。印制导线的公共地线最好形成环路或网状，这是因为当在同一块板上有许多集成电路，特别是有耗电多的元件时，由于图形上的限制产生了接地电位差，从而引起噪声容限的降低，当做成回路时，接地电位差减小。另外，接地和电源的图形尽可能要与数据的流动方向平行，这是抑制噪声能力增强的秘诀；多层印制线路板可采取其中若干层作屏蔽层，电源层、地线层均可视为屏蔽层，一般地线层和电源层设计在多层印制线路板的内层，信号线设计在内层和外层。

铺铜

不管是电源还是信号，它都有一个回流路径，无论电流流到哪里，都是要流回来的，因此在我们的电路当中，任何信号都是以一个闭合回路的形式存在的，我们的电源地指的是电源回路当中电流所走的路径，通常我们的电源流过的电流都比较大，而我们的信号地主要是我们的器件模块信号回流的一个路径，因此我们可以铺铜来减少走线和增在地的面积，实现地的完整性。

其它（待整理）

电路设计要点及规范

在电源电路绘制时，无论是原理图还是 PCB，应当注意几点问题：

1. 原理图规范性：GND 朝下，电源在上，不要出现地朝天的情况。
2. 电容器设计：无论原理图还是 PCB，电解电容在前，陶瓷电容在后
3. 地线设计：单点接地，当前电源的地，汇总到当前电源的主电解电容的 GND 上，各级电源的主电解电容，汇总到前级电源的主电解电容的 GND 上。

PCB 单点接地

PCB 设计的单点接地是指在 PCB 线路板上只有一个地点与整个系统的地相连接。这意味着所有的电路地线都将连接到这个公共的接地点上，形成一个统一的接地系统。 PCB 设计的单点接地是一种重要的电路设计技术，其主要目的是为了简化电路设计，提高系统的稳定性和抗干扰能力。

单点接地的好处：

1. 简化电路设计：单点接地可以大大简化电路设计，减少连接线路的长度和复杂性，降低电磁干扰的可能性。
2. 提高系统稳定性：通过单点接地，可以更好地控制接地回路的大小，减少接地环路对信号传输和系统稳定性的影响，从而提高系统的稳定性和可靠性。
3. 降低噪声和干扰：单点接地可以减少信号和电流的回流路径，降低系统中产生的回流噪声，提高信号传输的质量和可靠性。
4. 减少地环路产生：单点接地可以有效减少接地环路的产生，避免产生接地回路的非线性效应，降低系统中产生的干扰和噪声。

在 PCB 设计中，单点接地可以通过以下几种方式实现：

1. 串联单点接地：将各个需要接地的点通过一条公共的地线串联起来，然后接到公共接地点上。这种方式简单易行，但地线长度较长时可能会引入较大的阻抗。
2. 并联单点接地：将各个需要接地的点分别通过短的地线直接接到公共接地点上。这种方式可以减小地线阻抗，但可能需要更多的接地点和更复杂的布线。
3. 混合接地：将电路按照信号特性分组，相互不会产生干扰的电路放在一组，一组内的电路采用串联单点接地，不同组的电路采用并联单点接地。这种方式可以灵活应对不同电路的需求，提高系统的整体性能。

注意事项：

1. 选择合适的接地点：接地点应该选择在电路板上电位最稳定的点，通常选择在电源滤波电容的负极附近。
2. 控制地线长度：地线长度应该尽量短，以减小地线阻抗和引入的噪声。
3. 避免地环路：在设计过程中应该尽量避免形成地环路，以减少地环路产生的噪声和干扰。
4. 分开处理数字和模拟信号：由于数字信号变化速度快，容易在数字地上产生噪声，因此应该尽量将模拟地和数字地分开处理，减少它们之间的干扰。

综上所述，PCB 设计的单点接地是一种重要的电路设计技术，它可以通过简化电路设计、提高系统稳定性和降低噪声干扰等方式提高电路的整体性能。在实际应用中，需要根据具体的系统需求和性能要求来选择合适的单点接地实现方式，并注意控制地线长度、避免地环路和分开处理数字和模拟信号等问题。

PCB 设计流程

需要补充一般的 PCB 设计流程