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摘要：随着电子系统的盛行,其高密度、高频率以及高集成等特点的电路板越来越多。当前许多电子工程师必然会经历PCB印制电路板的设计。在电路板的设计中，布线则是完成产品设计的重要步骤，可以说前面的准备工作都是为它而做的，同时，布线的设计过程也是限定最高，技巧最细、工作量最大的。基于此，文章就PCB印制电路板设计的布线方法进行分析。
关键词：PCB；印制电路板设计；布线方法
中图分类号TN41文献标识码A
1 印制电路板设计原理图
设计原理图是电路板设计的最初项目也是最重要的环节之一。优秀的设计原理图能够使后续的PCB电路板的设计打下殷实基础。经过笔者调查,许多设计者为了减少工作量,便省去了PCB电路板的设计,这样的方式一方面是极容易养成非常恶劣的设计习惯,另一方面在设计较为复杂的电路时,出现错误是难免的。对此,原理图的设计非常重要,首先需要保障原理图的合理性,才能够保障之后电路板的性能正常性,如此才能够制作有用的电路板。
2 印制电路板网络与元器件的加载
在网络与元器件加载之前,首先需要保障PCB板的边框,PCB板的边框必须是大小正好符合。此外,还需要保障之后的安装过程中不会发生任何问题。其次,还需要保障元件的分布位置具备合理性、方便性以及易修改性。
3 印制电路板设计
3.1印制电路板布局
要使电子设备的电磁兼容性能达到最佳，整体布局和布线是重点，布局和布线是影响电子设备性能的关键。如今市场上的电路板布局大多是采用人工布局，新的EDA自动化技术采用还不广泛。那么，在此之前要先明确，厂家生产电路板是为了盈利，那应该确保厂家在尽量满足所有功能的前提下降低成本，印制电路板的大小很关键。如果尺寸太小，则元件放置会过于集中，散热性能不好，而且容易与临近的线路发生串扰现象。但是PCB尺寸也不能过大，否则元件放置就会过于分散，这样会拉长传输线，不仅增加生产成本，而且也会降低抗干扰能力、抗噪音能力，所以，在设计前期，在对印制电路板进行设计时，就要根据功能、性能方面进行布局，也要尽量考虑到散热等问题。
前期准备好之后，在进行整体布局时需要遵守一些原则，分别如下：第一，要防止线路之间的相互耦合，因此要尽量减少走线的长度，尽量隔开之间的距离，尤其要重视电源线、高频信号线，这两种线路是整个PCB的关键线路；第二，元件之间的放置应当尽量隔开，尤其是容易相互干扰的元件更不能靠太近，例如输入和输出的元件，要尽量提高电磁兼容性；第三，在印制电路板中按各种的功能排列，每个功能电力的核心元件在中间，其余依次排列；第四，PCB中电路信号是重点，各电路单元应与电路信号传输的方向一致。
3.2印制电路板布线
布线一般需要遵循以下原则：第一，要防止线路之间的相互耦合，因此要尽量减少走线的长度，但为了达到应有的性能，减少导线的阻抗，可以考虑适当加宽导线；第二，输入和输出的导线要尤其注意串扰，因此要使两条导线尽可能地隔开，避免相邻；第三，在PCB中走线要尽量平直，避免小角度的拐弯，要保持线路阻抗的连续性。
3.3电源部分设计
电源部分的布线如果不合理，会引发噪音，从而降低导致产品的性能。若想有效地减少噪音的干扰，有以下几点设计思路：第一，在芯片电源两端连接一个去耦电容，电容值参考在0.01～0.1μF之间，可以有效地减少噪音；第二，对电源进行保护，其中包括过流保护、报警系统、过压保护等。过流保护可以采用保险丝；报警系统可以采用各种精细小元件实现；过压保护可以通过放电管等保护元件实现；第三，可以适当连入地线，保护电源布线。
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3.4元件布局
布局一般本着先大后小，先关键后次要，先放置有定位要求的器件原则。布局时，除了考虑布线质量，对测试，加工等问题也要多进行考虑，要权衡各方面因素，以达到最优化。
以上几个步骤成功的完成之后，我们就可以进行电路板设计中的最重要的环节：布线。
PCB布线有单面布线、双面布线及多层布线。布线的方式也有两种：自动布线及交互式布线。根据我的经验，我总结了一些布线的技巧：
我总结了一些布线的技巧：
电源线和地线必须考虑周到。地线与电源线之间极有可能产生噪音,这些噪音将会对电路板的性能造成极大程度的影响,为了尽可能的降低这些噪音对电路板的影响,可以通过3种方式改变。一种方式为,尽量将电源线与地线之间的距离增大,第二种方式为,在数字电路当中,可以将地线做成一个回路,利用地网的形式消除噪音,第三种方式为,可以在PBC板的空余地方将地线敷上一层铜,利用铜的隔绝效果降低噪音。对于数字电路与模拟电路而言,最好的方式便是设计独立地线,这样能够从根本上降低噪音。
对于高频电路来说，往往集成度比较高、布线密度大，因此一般采用多层板，而且高频电路器件管脚间的引线越短越好。两面板布线时，两面的导线宜相互垂直、弯曲走线，尽量避免相互平行，以减小寄生耦合。
对于单面板来说，焊盘尽量的大一些，焊盘相连接的线也尽可能的粗一点，最好能放上泪滴；另外，元器件和走线不能太靠边放，这样对后面的焊接工艺都有一定的好处。
在多层印制板布线时，由于在信号线层没有布完的线剩下已经不多，再多加层数就会造成浪费而且也会给生产增加一定的工作量，成本也相应增加了，为解决这个矛盾，可以考虑在电（地）层上进行布线。首先应考虑用电源层，其次才是地层。因为最好是保留地层的完整性。
走线拐角尽可能大于90度，杜绝90度以下的拐角，也尽量少用90度拐角。现在有许多PCB都是由数字电路和模拟电路混合构成的。因此在布线时就需要考虑它们之间互相干扰问题，特别是地线上的噪音干扰。数字电路的频率高，模拟电路的敏感度强，对信号线来说，高频的信号线尽可能远离敏感的模拟电路器件，对地线来说，整个PCB对外界只有一个结点，所以必须在PCB内部进行处理数、模共地的问题，而在板内部数字地和模拟地实际上是分开的它们之间互不相连，只是在PCB与外界连接的接口处（如插头等）。数字地与模拟地有一点短接。
同是地址线或者数据线的时候，走线长度差异不要太大，否则短线部分最好走弯线作补偿。
在大面积的接地中，常用元器件的脚与其连接，对连接脚的处理需要进行综合的考虑，元件脚的焊盘与铜面满接为好，这时可以考虑将焊盘做成十字焊盘，可使在焊接时因截面过分散热而产生虚焊点的可能性大大减少。
合理的网格系统也是布线过程中一定要注意的。如果网格太疏，会占用较大的资源，如果网格过密，虽然节省了资源，但是会对电路的运行速度、散热等产生一定的影响，因此，布线的过程中一定要考虑网格疏密的合理性。
最后，必须还要考虑生产、调试等的方便性。布线设计完成后，需认真检查布线设计是否符合设计者所制定的规则，同时也需确认所制定的规则是否符合印制板生产工艺的需求，最后将不合理的地方修改好，就大功告成了。
4综上所述
随着科技的发展，微电子技术将越来越发达，电路设备也将更加精细复杂，各种干扰也会相应增加。在布线设计的时候，必须需要经过全面、认真的检查,检查布线的最终情况是否合理,是否与使用者所需要的规定相符合。
参考文献：
[1]王炜.印制电路板(PCB)板件焊接工艺流程[J].东方电气评论,2014,01:74-80.
[2]黎素云.PCB印制电路板的安全稳定性设计[J].电子世界,2014,12:127-128.
论文作者:陈豪毅
论文发表刊物:《电力设备》2017年第12期
论文发表时间:2017/8/31
标签：电路板论文; 地线论文; 噪音论文; 电路论文; 元件论文; 布局论文; 导线论文; 《电力设备》2017年第12期论文;