盡管目前半導體集成度越來(lái)越高，許多應用也都有隨時(shí)可用的片上系統，同時(shí)許多功能強大且開(kāi)箱即用的開(kāi)發(fā)板也越來(lái)越可輕松獲取，但許多使用案例中電子產(chǎn)品的應用仍然需要使用定制PCB線(xiàn)路板。在一次性開(kāi)發(fā)當中，即使一個(gè)普通的PCB線(xiàn)路板都能發(fā)揮非常重要的作用。PCB線(xiàn)路板是進(jìn)行設計的物理平臺，也是用于原始組件進(jìn)行電子系統設計的最靈活部件。本文將介紹幾種PCB線(xiàn)路板設計黃金法則，這些法則自25年前商用PCB線(xiàn)路板設計誕生以來(lái)，大多沒(méi)有任何改變，且廣泛適用于各種PCB線(xiàn)路板設計項目，無(wú)論是對年輕的電子設計工程師還是更為成熟的電路板制造商，都具有極大的指導性作用。
本文以下內容介紹了電子設計工程師在使用設計軟件進(jìn)行PCB線(xiàn)路板布局設計及商業(yè)制造時(shí)應牢記并踐行的十條最有效的設計法則。工程師無(wú)需按時(shí)間先后或相對重要性依次執行這些法則，只需全部遵循便可極大地改變產(chǎn)品設計。
法則一：選擇正確的網(wǎng)格 - 設置并始終使用能夠匹配最多元件的網(wǎng)格間距。雖然多重網(wǎng)格看似效用顯著(zhù)，但工程師若在PCB線(xiàn)路板布局設計初期能夠多思考一些，便能夠避免間隔設置時(shí)遇到難題并可最大限度地應用電路板。由于許多器件都采用多種封裝尺寸，工程師應使用最利于自身設計的產(chǎn)品。此外，多邊形對于電路板敷銅至關(guān)重要，多重網(wǎng)格電路板在進(jìn)行多邊形敷銅時(shí)一般會(huì )產(chǎn)生多邊形填充偏差，雖然不如基于單個(gè)網(wǎng)格那么標準，但卻可提供超越所需的電路板使用壽命。
法則二：保持路徑最短最直接。這一點(diǎn)聽(tīng)起來(lái)簡(jiǎn)單尋常，但應在每個(gè)階段，即便意味著(zhù)要改動(dòng)線(xiàn)路板布局以?xún)?yōu)化布線(xiàn)長(cháng)度，都應時(shí)刻牢記。這一點(diǎn)還尤其適用于系統性能總是部分受限于阻抗及寄生效應的模擬及高速數字電路。
法則三：盡可能利用電源層管理電源線(xiàn)和地線(xiàn)的分布。電源層敷銅對大多數PCB線(xiàn)路設計軟件來(lái)說(shuō)是較快也較簡(jiǎn)單的一種選擇。通過(guò)將大量導線(xiàn)進(jìn)行共用連接，可保證提供最高效率且具最小阻抗或壓降的電流，同時(shí)提供充足的接地回流路徑。 可能的話(huà)，還可在電路板同一區域內運行多條供電線(xiàn)路，確認接地層是否覆蓋了PCB某一層的大部分層面，這樣有利于相鄰層上運行線(xiàn)路之間的相互作用。
法則四： 將相關(guān)元件與所需的測試點(diǎn)一起進(jìn)行分組。例如：將OpAmp運算放大器所需的分立元件放置在離器件較近的部位以便旁路電容及電阻能夠與其同地協(xié)作，從而幫助優(yōu)化法則二中提及的布線(xiàn)長(cháng)度，同時(shí)還使測試及故障檢測變得更加簡(jiǎn)便。
法則五：將所需的線(xiàn)路板在另一個(gè)更大的電路板上重復復制多次進(jìn)行PCB線(xiàn)路拼版。選擇最適合制造商所使用設備的尺寸有利于降低原型設計及制造成本。首先在面板上進(jìn)行線(xiàn)路板布局，聯(lián)系電路板制造商獲取他們每個(gè)面板的首選尺寸規格，然后修改你的設計規格，并盡力在這些面板尺寸內多次重復進(jìn)行你的設計。
法則六：整合元件值。作為設計師，你會(huì )選擇一些元件值或高或低，但效能一樣的分立元件。通過(guò)在較小的標準值范圍內進(jìn)行整合，可簡(jiǎn)化物料清單，并可能降低成本。如果你擁有基于首選器件值的一系列PCB線(xiàn)路板產(chǎn)品，那么從更長(cháng)遠角度來(lái)說(shuō)，也更利于你做出正確的庫存管理決策。
法則七： 盡可能多地執行設計規則檢查(DRC)。盡管在PCB軟件上運行DRC功能只需花費很短時(shí)間，但在更復雜的設計環(huán)境中，只要你在設計過(guò)程中始終執行檢查便可節省大量時(shí)間，這是一個(gè)值得保持的好習慣。每個(gè)布線(xiàn)決定都很關(guān)鍵，通過(guò)執行DRC可隨時(shí)提示你那些最重要的布線(xiàn)。
法則八：靈活使用絲網(wǎng)印刷。絲網(wǎng)印刷可用于標注各種有用信息，以便電路板制造者、服務(wù)或測試工程師、安裝人員或設備調試人員將來(lái)使用。不僅標示清晰的功能和測試點(diǎn)標簽，還要盡可能標示元件和連接器的方向，即使是將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)。在電路板上下表面充分應用絲網(wǎng)印刷技術(shù)能夠減少重復工作并精簡(jiǎn)生產(chǎn)過(guò)程。
法則九：必選去耦電容。不要試圖通過(guò)避免解耦電源線(xiàn)并依據元件數據表中的極限值優(yōu)化你的設計。電容器價(jià)格低廉且堅固耐用，你可以盡可能多地花時(shí)間將電容器裝配好，同時(shí)遵循法則六，使用標準值范圍以保持庫存整齊。
法則十：生成PCB線(xiàn)路板制造參數并在報送生產(chǎn)之前核實(shí)。雖然大多數電路板制造商很樂(lè )意直接下載并幫你核實(shí)，但你自己最好還是先輸出Gerber文件，并用免費閱覽器檢查是否和預想的一樣，以避免造成誤解。通過(guò)親自核實(shí)，你甚至還會(huì )發(fā)現一些疏忽大意的錯誤，并因此避免按照錯誤的參數完成生產(chǎn)造成損失。
由于近年來(lái)PCB線(xiàn)路板設計共享越來(lái)越廣泛，且內部團隊越來(lái)越依靠參考設計，類(lèi)似以上的基本規則將仍是印刷線(xiàn)路板設計的一個(gè)特色，我們相信這對于PCB線(xiàn)路板設計十分重要。明確了這些基本規則，開(kāi)發(fā)人員便可非常靈活地提升其產(chǎn)品的價(jià)值并從其制造的線(xiàn)路板獲得最大收益。即使是PCB線(xiàn)路板設計新手，只要牢記這些基本規則便能加快學(xué)習過(guò)程，增強信心。
-多層PCB線(xiàn)路板生產(chǎn)專(zhuān)家！
