PCB科技 - PCB設計中永不改變的黃金法則

PCB是設計的物理平臺，也是電子系統原器件設計中最靈活的部分。 本文將介紹PCB電路板設計的幾個黃金法則。 自25年前商業PCB設計誕生以來，這些規則大多沒有改變，廣泛適用於各種PCB設計項目，無論是年輕的電子設計工程師還是更多的工程師。 成熟的電路板製造商有很大的指導作用。

PCB電路板設計PCB設計永不改變的黃金法則

本文的以下內容介紹了電子設計工程師在使用設計軟體進行PCB布圖設計和商業製造時應牢記和實踐的十條最有效的設計規則。工程師不需要按照時間順序或相對重要性來執行這些規則。 他們只需要遵循所有這些原則，就可以極大地改變產品設計。

規則1：選擇正確的網格集，並始終使用與大多數組件匹配的網格間距。 雖然多網格似乎是有效的，但如果工程師能够在PCB佈局設計的早期階段多思考，他們可以避免在間距設定中遇到的問題，並最大限度地使用電路板。 因為許多設備使用多種封裝尺寸，工程師應該使用最有利於自己設計的產品。 此外，多邊形對於電路板銅非常重要。 當應用多邊形銅時，多網格電路板通常具有多邊形填充偏差。 儘管它不像基於單個電網那樣標準，但它可以提供超過所需的電路板壽命。

規則2：保持路徑最短、最直接。 這聽起來簡單而常見，但在每個階段都應該牢記這一點，即使這意味著要改變電路板佈局以優化佈線長度。 這尤其適用於類比和高速數位電路，它們的系統性能總是部分受到阻抗和寄生效應的限制。

規則3：盡可能多地使用電源層來管理電源線和地線的分佈。 對於大多數PCB設計軟體來說，功率層銅是一種更快、更簡單的選擇。 通過共同連接大量的導線，可以確保提供具有最高效率和最小阻抗或電壓降的電流，同時提供足够的接地返回路徑。 如果可能的話，你也可以在電路板的同一區域運行多條電源線，以確認接地層是否覆蓋了PCB的某一層的大部分，這有利於相鄰層上運行線之間的相互作用。

規則4：將相關組件與所需的測試點組合在一起。 例如：將運算放大器所需的分立元件放置在離設備更近的位置，使旁路電容器和電阻器可以在同一位置與它們配合，從而有助於優化第二條規則中提到的佈線長度，同時也可以進行測試和故障檢測。這變得更加方便。

規則5：將所需的電路板多次複製到另一個較大的電路板上進行PCB拼版。 選擇最適合製造商使用的設備的尺寸將有助於降低原型設計和製造成本。首先在面板上進行電路板佈局，聯系電路板製造商以獲得每個面板的首選尺寸規格，然後修改您的設計規格， 並嘗試在這些面板尺寸內多次重複您的設計。

規則6：集成組件值。 作為一名設計師，您將選擇具有較高或較低組件值但效能相同的離散組件。 通過在較小的標準值範圍內進行集成，可以簡化材料清單並降低成本。 如果您有一系列基於首選組件價值的PCB產品，這將更有利於您從長期角度做出正確的庫存管理決策。

規則7：盡可能多地執行設計規則檢查（DRC）。 雖然在PCB軟件上運行DRC功能只需要很短的時間，但在更複雜的設計環境中，只要在設計過程中始終進行檢查，就可以節省大量時間。 這是一個值得保持的好習慣。 每一個佈線決策都至關重要，通過實施DRC，您可以隨時想起最重要的佈線。

規則8：靈活使用絲網印刷。 絲網印刷可用於標記各種有用資訊，供電路板製造商、服務或測試工程師、安裝人員或設備調試人員將來使用。 不僅要標記清楚的功能和測試點標籤，還要盡可能多地標記組件和連接器的方向，即使這些注釋列印在電路板上使用的組件的下表面上（電路板組裝後）。 在電路板的上下表面充分應用絲網印刷科技，可以减少重複工作，簡化生產流程。

規則9：必須選擇去耦電容器。 不要試圖通過避免斷開電源線和基於組件資料表中的極限值來優化設計。 電容器既便宜又耐用。 你可以花盡可能多的時間來組裝電容器。 同時，遵循規則6，使用標準值範圍來保持庫存整潔。

規則10：生成PCB製造參數，並在提交生產前進行驗證。 儘管大多數電路板製造商都很樂意直接下載並為您驗證，但最好先輸出Gerber檔案，並使用免費檢視器檢查它是否如預期，以避免誤解。 通過個人驗證，您甚至可能會發現一些疏忽大意的錯誤，從而避免因按照錯誤的參數完成生產而造成的損失。

隨著電路設計共亯變得越來越普遍，內部團隊越來越依賴參攷設計，與上述類似的基本規則仍將是印刷電路板設計的一個特點。 我們認為這對PCB設計非常重要。 有了這些基本規則的明確，開發人員可以非常靈活地新增產品的價值，並從他們製造的電路板中獲得最大的利益。 即使是新手電路板設計師，只要牢記這些基本規則，也可以加快學習過程並新增信心。