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[導讀]PCB(Printed Circuit Board)設計是電子硬件設計的核心環(huán)節(jié),它決定了電路性能的穩(wěn)定性和產(chǎn)品的可靠性。在電路板設計的過程中,有一套被稱為“黃金法則”的基本原則,這些原則自PCB設計技術誕生以來,一直是設計師們的指導方針。本文將詳細介紹PCB設計的十條黃金法則,幫助開發(fā)人員提升產(chǎn)品價值,并最大限度地從制造的電路板中獲益。

PCB(Printed Circuit Board)設計是電子硬件設計的核心環(huán)節(jié),它決定了電路性能的穩(wěn)定性和產(chǎn)品的可靠性。在電路板設計的過程中,有一套被稱為“黃金法則”的基本原則,這些原則自PCB設計技術誕生以來,一直是設計師們的指導方針。本文將詳細介紹PCB設計的十條黃金法則,幫助開發(fā)人員提升產(chǎn)品價值,并最大限度地從制造的電路板中獲益。


法則一:選擇正確的網(wǎng)格

網(wǎng)格設置是PCB布局的基礎,應根據(jù)元件的引腳間距來設定,確保元件布局的合理性。單一網(wǎng)格有助于提高布線的精度和一致性。雖然多重網(wǎng)格在某些情況下看似有效,但工程師在PCB布局設計初期應多加思考,避免間隔設置時遇到難題,并最大限度地發(fā)揮電路板的應用價值。


法則二:保持路徑最短最直接

在設計中,應盡量縮短信號路徑,尤其是對于高速數(shù)字電路和模擬電路,以減小信號延遲和寄生效應,提高系統(tǒng)性能。這一點聽起來簡單,但在每個設計階段都應牢記,即使需要改動電路板布局以優(yōu)化布線長度。


法則三:利用電源層管理電源線和地線

電源層敷銅是大多數(shù)PCB設計軟件更快速、更簡單的選擇。通過共同連接大量導線,可以確保提供具有最高效率和最小阻抗或電壓降的電流,同時提供充足的接地回流路徑。利用電源層管理電源線和地線,對于抑制噪聲和提高電源穩(wěn)定性至關重要。


法則四:組件分組與測試點定位

將相關組件放在一起,便于信號的快速連接和測試,同時簡化故障排查。例如,將運算放大器及其配套元件放在一起,有助于優(yōu)化布線長度,并使測試及故障檢測變得更加簡便。


法則五:合理規(guī)劃PCB拼版

合理規(guī)劃PCB拼版,可降低制造成本。了解制造商的設備規(guī)格,設計出符合面板尺寸的電路板,以便批量生產(chǎn)。在面板上進行電路板布局,聯(lián)系制造商獲取首選尺寸規(guī)格,然后修改設計規(guī)格,在面板尺寸內(nèi)多次重復設計。


法則六:整合元件值

整合元件值可以簡化物料清單,降低成本,并有利于庫存管理,尤其是在大規(guī)模生產(chǎn)中。設計師可以選擇元件值更高或更低但性能相同的分立元件,在較小的標準值范圍內(nèi)進行整合,從而簡化生產(chǎn)流程。


法則七:頻繁進行設計規(guī)則檢查(DRC)

DRC是保證設計合規(guī)的關鍵工具,定期運行可及時發(fā)現(xiàn)潛在問題,避免后期的大量修改。盡管在PCB軟件上運行DRC功能只需花費很短時間,但在更復雜的設計環(huán)境中,始終執(zhí)行檢查可節(jié)省大量時間。


法則八:靈活使用絲網(wǎng)印刷

絲網(wǎng)印刷用于標記功能、測試點和方向,能提高生產(chǎn)效率,減少安裝和調(diào)試的錯誤。不僅要標示清晰的功能和測試點標簽,還要盡可能標示元件和連接器的方向,即使這些注釋印刷在電路板使用的元件下表面(在電路板組裝后)。


法則九:必備去耦電容

去耦電容是電路穩(wěn)定性的保障,應根據(jù)實際需求適當添加。電容器價格低廉且耐用,可以盡可能多地添加電容器,同時遵循標準值范圍以保持庫存整齊。


法則十:驗證制造參數(shù)

在提交生產(chǎn)前,確保輸出的Gerber文件準確無誤。通過第三方工具進行檢查,可避免因參數(shù)錯誤導致的生產(chǎn)失誤。雖然大多數(shù)電路板制造商樂意直接下載并幫助核實,但設計師最好還是自己先進行檢查,以避免誤解和損失。


PCB設計的黃金法則為電子設計工程師提供了寶貴的指導,無論是對新手還是成熟的電路板制造商,都具有極大的指導作用。明確這些基本規(guī)則,開發(fā)人員可以靈活地提升其產(chǎn)品的價值,并從制造的電路板中獲得最大收益。

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