PCB設(shè)計工程師需要掌握的知識體系比較廣泛，涵蓋電氣理論、元器件性能、數(shù)字電路與模擬電路、PCBA加工工藝制程及DFM可制造性理論、焊接實踐操作、原理圖繪制與Layout、單片機程序邏輯及基本原理等。

1、如果設(shè)計的電路系統(tǒng)中包含F(xiàn)PGA器件，則在繪制原理圖前必需使用Quartus II軟件對管腳分配進行驗證。(FPGA中某些特殊的管腳是不能用作普通IO的)。

2、4層板從上到下依次為：信號平面層、地、電源、信號平面層;6層板從上到下依次為：信號平面層、地、信號內(nèi)電層、信號內(nèi)電層、電源、信號平面層。6層以上板(優(yōu)點是：防干擾輻射)，優(yōu)先選擇內(nèi)電層走線，走不開選擇平面層，禁止從地或電源層走線(原因：會分割電源層，產(chǎn)生寄生效應(yīng))。

3、多電源系統(tǒng)的布線：如FPGA+DSP系統(tǒng)做6層板，一般至少會有3.3V+1.2V+1.8V+5V。

3.3V一般是主電源，直接鋪電源層，通過過孔很容易布通全局電源網(wǎng)絡(luò);

5V一般可能是電源輸入，只需要在一小塊區(qū)域內(nèi)鋪銅。且盡量粗。

1.2V和1.8V是內(nèi)核電源(如果直接采用線連的方式會在面臨BGA器件時遇到很大困難)，布局時盡量將1.2V與1.8V分開，并讓1.2V或1.8V內(nèi)相連的元件布局在緊湊的區(qū)域，使用銅皮的方式連接

總之，因為電源網(wǎng)絡(luò)遍布整個PCB，如果采用走線的方式會很復(fù)雜而且會繞很遠，使用鋪銅皮的方法是一種很好的選擇!

4、鄰層之間走線采用交叉方式：既可減少并行導線之間的電磁干擾，又方便走線。

5、模擬數(shù)字要隔離，怎么個隔離法?布局時將用于模擬信號的器件與數(shù)字信號的器件分開，然后從AD芯片中間一刀切!

模擬信號鋪模擬地，模擬地/模擬電源與數(shù)字電源通過電感/磁珠單點連接。

6、基于PCB設(shè)計軟件的PCB設(shè)計也可看做是一種軟件開發(fā)過程，軟件工程最注重“迭代開發(fā)”的思想，減少PCB錯誤的概率。

(1) 原理圖檢查，尤其注意器件的電源和地(電源和地是系統(tǒng)的血脈，不能有絲毫疏忽);

(2) PCB封裝繪制(確認原理圖中的管腳是否有誤);

(3) PCB封裝尺寸逐一確認后，添加驗證標簽，添加到本次設(shè)計封裝庫;

(4) 導入網(wǎng)表，邊布局邊調(diào)整原理圖中信號順序(布局后不能再使用OrCAD的元件自動編號功能)。

在具體的設(shè)計過程中，需要掌握的基礎(chǔ)知識包含：

1、前期準備

包括準備元件庫和原理圖。在進行PCB設(shè)計之前，首先要準備好原理圖SCH元件庫和PCB元件封裝庫。

PCB元件封裝庫最好是工程師根據(jù)所選器件的標準尺寸資料建立。原則上先建立PC的元件封裝庫，再建立原理圖SCH元件庫。

PCB元件封裝庫要求較高，它直接影響PCB的安裝；原理圖SCH元件庫要求相對寬松，但要注意定義好管腳屬性和與PCB元件封裝庫的對應(yīng)關(guān)系。

2、PCB結(jié)構(gòu)設(shè)計

根據(jù)已經(jīng)確定的電路板尺寸和各項機械定位，在PCB設(shè)計環(huán)境下繪制PCB板框，并按定位要求放置所需的接插件、按鍵/開關(guān)、螺絲孔、裝配孔等等。

充分考慮和確定布線區(qū)域和非布線區(qū)域（如螺絲孔周圍多大范圍屬于非布線區(qū)域）。

3、PCB布局設(shè)計

布局設(shè)計即是在PCB板框內(nèi)按照設(shè)計要求擺放器件。在原理圖工具中生成網(wǎng)絡(luò)表（Design→CreateNetlist），之后在PCB軟件中導入網(wǎng)絡(luò)表（Design→ImportNetlist）。網(wǎng)絡(luò)表導入成功后會存在于軟件后臺，通過Placement操作可以將所有器件調(diào)出、各管腳之間有飛線提示連接，這時就可以對器件進行布局設(shè)計了。

PCB布局設(shè)計是PCB整個設(shè)計流程中的首個重要工序，越復(fù)雜的PCB板，布局的好壞越能直接影響到后期布線的實現(xiàn)難易程度。

布局設(shè)計依靠電路板設(shè)計師的電路基礎(chǔ)功底與設(shè)計經(jīng)驗豐富程度，對電路板設(shè)計師屬于較高級別的要求。初級電路板設(shè)計師經(jīng)驗尚淺、適合小模塊布局設(shè)計或整板難度較低的PCB布局設(shè)計任務(wù)。

4、PCB布線設(shè)計

PCB布線設(shè)計是整個PCB設(shè)計中工作量最大的工序，直接影響著PCB板的性能好壞。

在PCB的設(shè)計過程中，布線一般有三種境界：

首先是布通，這是PCB設(shè)計的最基本的入門要求；

其次是電氣性能的滿足，這是衡量一塊PCB板是否合格的標準，在線路布通之后，認真調(diào)整布線、使其能達到最佳的電氣性能；

再次是整齊美觀，雜亂無章的布線、即使電氣性能過關(guān)也會給后期改板優(yōu)化及測試與維修帶來極大不便，布線要求整齊劃一，不能縱橫交錯毫無章法。

5、布線優(yōu)化及絲印擺放

“PCB設(shè)計沒有最好、只有更好”，“PCB設(shè)計是一門缺陷的藝術(shù)”，這主要是因為PCB設(shè)計要實現(xiàn)硬件各方面的設(shè)計需求，而個別需求之間可能是沖突的、魚與熊掌不可兼得。

例如：某個PCB設(shè)計項目經(jīng)過電路板設(shè)計師評估需要設(shè)計成6層板，但是產(chǎn)品硬件出于成本考慮、要求必須設(shè)計為4層板，那么只能犧牲掉信號屏蔽地層、從而導致相鄰布線層之間的信號串擾增加、信號質(zhì)量會降低。

一般設(shè)計的經(jīng)驗是：優(yōu)化布線的時間是初次布線的時間的兩倍。PCB布線優(yōu)化完成后，需要進行后處理，首要處理的是PCB板面的絲印標識，設(shè)計時底層的絲印字符需要做鏡像處理，以免與頂層絲印混淆。

6、網(wǎng)絡(luò)DRC檢查及結(jié)構(gòu)檢查

質(zhì)量控制是PCB設(shè)計流程的重要組成部分，一般的質(zhì)量控制手段包括：設(shè)計自檢、設(shè)計互檢、專家評審會議、專項檢查等。

原理圖和結(jié)構(gòu)要素圖是最基本的設(shè)計要求，網(wǎng)絡(luò)DRC檢查和結(jié)構(gòu)檢查就是分別確認PCB設(shè)計滿足原理圖網(wǎng)表和結(jié)構(gòu)要素圖兩項輸入條件。

一般電路板設(shè)計師都會有自己積累的設(shè)計質(zhì)量檢查Checklist，其中的條目部分來源于公司或部門的規(guī)范、另一部分來源于自身的經(jīng)驗總結(jié)。專項檢查包括設(shè)計的Valor檢查及DFM檢查，這兩部分內(nèi)容關(guān)注的是PCB設(shè)計輸出后端加工光繪文件。

7、PCB制板

在PCB正式加工制板之前，電路板設(shè)計師需要與PCB甲供板廠的PE進行溝通，答復(fù)廠家關(guān)于PCB板加工的確認問題。

這其中包括但不限于：PCB板材型號的選擇、線路層線寬線距的調(diào)整、阻抗控制的調(diào)整、PCB層疊厚度的調(diào)整、表面處理加工工藝、孔徑公差控制與交付標準等。

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