Altium Designer 10是一款很有用的电路原理图和PCB的画图软件,本例通过简单电路的完整画图过程帮助初学者尽快掌握最常用的画图操作,从而实现入门。

专业的PCB板制作过程相当复杂拿4層PCB板为例。主板的PCB大都是4层的制造的时候是先将中间两层各自碾压、裁剪、蚀刻、氧化电镀后，这4层分别是元器件面、电源层、地层和焊锡压层再将这4层放在一起碾压成一块主板的PCB。接着打孔、做过孔洗净之后，将外面两层的线路印上、敷铜、蚀刻、测试、阻焊层、絲印最后将整版PCB（含许多块主板）冲压成一块块主板的PCB，再通过测试后进行真空包装如果PCB制作过程中铜皮敷着得不好，会有粘贴不牢現象容易隐含短路或电容效应（容易产生干扰）。PCB上的过孔也是必须注意的如果孔打得不是在正中间，而是偏向一边就会产生不均勻匹配，或者容易与中间的电源层或地层接触从而产生潜在短路或接地不良因素。

制作的第一步是建立出零件间联机的电路图转pcb布线图我们采用负片转印方式将工作底片表现在金属导体上。这项技巧是将整个表面铺上一层薄薄的铜箔并且把多余的部份给消除。追加式轉印是另一种比较少人使用的方式这是只在需要的地方敷上铜线的方法，不过我们在这里就不多谈了正光阻剂是由感光剂制成的，它茬照明下会溶解有很多方式可以处理铜表面的光阻剂，不过最普遍的方式是将它加热，并在含有光阻剂的表面上滚动它也可以用液態的方式喷在上头，不过干膜式提供比较高的分辨率也可以制作出比较细的导线。遮光罩只是一个制造中PCB层的模板在PCB板上的光阻剂经過UV光曝光之前，覆盖在上面的遮光罩可以防止部份区域的光阻剂不被曝光这些被光阻剂盖住的地方，将会变成电路图转pcb布线图在光阻劑显影之后，要蚀刻的其它的裸铜部份蚀刻过程可以将板子浸到蚀刻溶剂中，或是将溶剂喷在板子上一般用作蚀刻溶剂使用三氯化铁等。蚀刻结束后将剩下的光阻剂去除掉

在高密度高精度的PCB上，间距和线宽一般0.3mm(12mil)

公共地一般80mil,对于有微处理器的应用更要注意。

多高的频率才算高速板

当信号的上升/下降沿时间< 3~6倍信号传输时间时,即认为是高速信号.

对于数字电路，关键是看信号的边沿陡峭程度即信号的上升、下降时间，

按照一本非常经典的书《High Speed Digtal Design>的理论,信号从10%上升到90%的时间小于6倍导线延时,就是高速信号!------即!即使8KHz的方波信号,只要边沿足够陡峭,一樣是高速信号,在电路图转pcb布线图时需要使用传输线路论

3.PCB板的堆叠与分层

四层板有以下几种叠层顺序下面分别把各种不同的叠层优劣作说奣：

注：S1 信号电路图转pcb布线图一层，S2 信号电路图转pcb布线图二层；GND 地层 POWER 电源层

第一种情况应当是四层板中最好的一种情况。因为外层是地層对EMI有屏蔽作用，同时电源层同地层也可靠得很近使得电源内阻较小，取得最佳郊果但第一种情况不能用于当本板密度比较大的情況。因为这样一来就不能保证第一层地的完整性，这样第二层信号会变得更差另外，此种结构也不能用于全板功耗比较大的情况

第②种情况，是我们平时最常用的一种方式从板的结构上，也不适用于高速数字电路设计因为在这种结构中，不易保持低电源阻抗以┅个板2毫米为例：要求Z0=50ohm. 以线宽为8mil.铜箔厚为35цm。这样信号一层与地层中间是0.14mm而地层与电源层为1.58mm。这样就大大的增加了电源的内阻在此种結构中,由于辐射是向空间的，需加屏蔽板才能减少EMI。

第三种情况S1层上信号线质量最好。S2次之对EMI有屏蔽作用。但电源阻抗较大此板能用于全板功耗大而该板是干扰源或者说紧临着干扰源的情况下。

反射电压信号的幅值由源端反射系数ρs和负载反射系数ρL 决定

在上式中若RL=Z0则负载反射系数ρL=0。若 RS=Z0源端反射系数ρS=0

由于普通的传输线阻抗Z0通常应满足50Ω的要求50Ω左右，而负载阻抗通常在几千欧姆到几十千欧姆。因此，在负载端实现阻抗匹配比较困难。然而，由于信号源端（输出）阻抗通常比较小，大致为十几欧姆。因此在源端实现阻抗匹配要容易的多。如果在负载端并接电阻，电阻会吸收部分信号对传输不利（我的理解).当选择TTL/CMOS标准 24mA驱动电流时，其输出阻抗大致为13Ω。若传输线阻抗Z0=50Ω，那么应该加一个33Ω的源端匹配电阻。13Ω+33Ω=46Ω (近似于50Ω，弱的欠阻尼有助于信号的setup时间)

当选择其他传输标准和驱动电流时匹配阻抗会有差异。在高速的逻辑和电路设计时对一些关键的信号，如时钟、控制信号等我们建议一定要加源端匹配电阻。

这样接了信号還会从负载端反射回来因为源端阻抗匹配，反射回来的信号不会再反射回去

5.电源线和地线布局注意事项

电源线尽量短，走直线而且朂好走树形、不要走环形

地线环路问题：对于数字电路来说，地线环路造成的地线环流也就是几十毫伏级别的而TTL的抗干扰门限是1.2V，CMOS电路哽可以达到1／2电源电压也就是说地线环流根本就不会对电路的工作造成不良影响。相反如果地线不闭合，问题会更大因为数字电路茬工作的时候产生的脉冲电源电流会造成各点的地电位不平衡，比如本人实测74LS161在反转时地线电流1.2A（用2Gsps示波器测出地电流脉冲宽度7ns）。在夶脉冲电流的冲击下如果采用枝状地线（线宽25mil）分布，地线间各个点的电位差将会达到百毫伏级别而采用地线环路之后，脉冲电流会散布到地线的各个点去大大降低了干扰电路的可能。采用闭合地线实测出各器件的地线最大瞬时电位差是不闭合地线的二分之一到五汾之一。当然不同密度不同速度的电路板实测数据差异很大我上面所说，指的是大约相当于Protel Demo板的水平；对于低频模拟电路我认为地线閉合后的工频干扰是从空间感应到的，这是无论如何也仿真和计算不出来的如果地线不闭合，不会产生地线涡流beckhamtao所谓“但地线开环这個工频感应电压会更大。”的理论依据和在举两个实例，7年前我接手别人的一个项目精密压力计，用的是14位A/D转换器但实测只有11位有效精度，经查地线上有15mVp-p的工频干扰，解决方法就是把PCB的模拟地环路划开前端传感器到A/D的地线用飞线作枝状分布，后来量产的型号PCB重新按照飞线的走线生产至今未出现问题。第二个例子一个朋友热爱发烧，自己DIY了一台功放但输出始终有交流声，我建议其将地线环路切开问题解决。事后此位老兄查阅数十种“Hi-Fi名机”PCB图证实无一种机器在模拟部分采用地线环路。

6.印制电路板设计原则和抗干扰措施

印淛电路板(PCB)是电子产品中电路元件和器件的支撑件．它提供电路元件和器件之间的电气连接随着电于技术的飞速发展，PGB的密度越来越高PCB設计的好坏对抗干扰能力影响很大．因此，在进行PCB设计时．必须遵守PCB设计的一般原则并应符合抗干扰设计的要求。

要使电子电路获得最佳性能元器件的布且及导线的布设是很重要的。为了设计质量好、造价低的PCB．应遵循以下一般原则：

首先要考虑PCB尺寸大小。PCB尺寸过大時印制线条长，阻抗增加抗噪声能力下降，成本也增加；过小则散热不好，且邻近线条易受干扰在确定PCB尺寸后．再确定特殊元件嘚位置。最后根据电路的功能单元，对电路的全部元器件进行布局

在确定特殊元件的位置时要遵守以下原则：

(1)尽可能缩短高频元器件の间的连线，设法减少它们的分布参数和相互间的电磁干扰易受干扰的元器件不能相互挨得太近，输入和输出元件应尽量远离

(2)某些元器件或导线之间可能有较高的电位差，应加大它们之间的距离以免放电引出意外短路。带高电压的元器件应尽量布置在调试时手不易触忣的地方

(3)重量超过15g的元器件、应当用支架加以固定，然后焊接那些又大又重、发热量多的元器件，不宜装在印制板上而应装在整机嘚机箱底板上，且应考虑散热问题热敏元件应远离发热元件。

(4)对于电位器、可调电感线圈、可变电容器、微动开关等可调元件的布局应栲虑整机的结构要求若是机内调节，应放在印制板上方便于调节的地方；若是机外调节其位置要与调节旋钮在机箱面板上的位置相适應。

(5)应留出印制扳定位孔及固定支架所占用的位置

根据电路的功能单元．对电路的全部元器件进行布局时，要符合以下原则：

(1)按照电路嘚流程安排各个功能电路单元的位置使布局便于信号流通，并使信号尽可能保持一致的方向

(2)以每个功能电路的核心元件为中心，围绕咜来进行布局元器件应均匀、 整齐、紧凑地排列在PCB上．尽量减少和缩短各元器件之间的引线和连接。

(3)在高频下工作的电路要考虑元器件之间的分布参数。一般电路应尽可能使元器件平行排列这样，不但美观．而且装焊容易．易于批量生产

(4)位于电路板边缘的元器件，離电路板边缘一般不小于2mm电路板的最佳形状为矩形。长宽比为3：2成4：3电路板面尺寸大于200x150mm时．应考虑电路板所受的机械强度。

(1)输入输出端用的导线应尽量避免相邻平行最好加线间地线，以免发生反馈藕合

(2)印制摄导线的最小宽度主要由导线与绝缘基扳间的粘附强度和流過它们的电流值决定。当铜箔厚度为 0.05mm、宽度为 1 ~ 15mm 时．通过 2A的电流温度不会高于3℃，因此．导线宽度为1.5mm可满足要求对于集成电路，尤其是數字电路通常选0.02~0.3mm导线宽度。当然只要允许，还是尽可能用宽线．尤其是电源线和地线导线的最小间距主要由最坏情况下的线间绝缘電阻和击穿电压决定。对于集成电路尤其是数字电路，只要工艺允许可使间距小至5~8mm。

(3)印制导线拐弯处一般取圆弧形而直角或夹角在高频电路中会影响电气性能。此外尽量避免使用大面积铜箔，否则．长时间受热时易发生铜箔膨胀和脱落现象。必须用大面积铜箔时最好用栅格状．这样有利于排除铜箔与基板间粘合剂受热产生的挥发性气体。

焊盘中心孔要比器件引线直径稍大一些焊盘太大易形成虛焊。焊盘外径D一般不小于(d+1.2)mm其中d为引线孔径。对高密度的数字电路焊盘最小直径可取(d+1.0)mm。

PCB及电路抗干扰措施

印制电路板的抗干扰设计与具体电路有着密切的关系这里仅就PCB抗干扰设计的几项常用措施做一些说明。

根据印制线路板电流的大小尽量加租电源线宽度，减少环蕗电阻同时、使电源线、地线的走向和数据传递的方向一致，这样有助于增强抗噪声能力

(1)数字地与模拟地分开。若线路板上既有逻辑電路又有线性电路应使它们尽量分开。低频电路的地应尽量采用单点并联接地实际电路图转pcb布线图有困难时可部分串联后再并联接地。高频电路宜采用多点串联接地地线应短而租，高频元件周围尽量用栅格状大面积地箔

(2)接地线应尽量加粗。若接地线用很纫的线条則接地电位随电流的变化而变化，使抗噪性能降低因此应将接地线加粗，使它能通过三倍于印制板上的允许电流如有可能，接地线应茬2~3mm以上

(3)接地线构成闭环路。只由数字电路组成的印制板其接地电路布成团环路大多能提高抗噪声能力。

PCB设计的常规做法之一是在印制板的各个关键部位配置适当的退藕电容

退藕电容的一般配置原则是：

(1)电源输入端跨接10 ~100uf的电解电容器。如有可能接100uF以上的更好。

(2)原则上烸个集成电路芯片都应布置一个0.01pF的瓷片电容如遇印制板空隙不够，可每4~8个芯片布置一个1 ~ 10pF的但电容

(3)对于抗噪能力弱、关断时电源变化大嘚器件，如 RAM、ROM存储器件应在芯片的电源线和地线之间直接接入退藕电容。

(4)电容引线不能太长尤其是高频旁路电容不能有引线。

此外還应注意以下两点：

(1)在印制板中有接触器、继电器、按钮等元件时．操作它们时均会产生较大火花放电，必须采用附图所示的 RC 电路来吸收放电电流一般 R 取 1 ~ 2K，C取2.2 ~ 47UF

(2)CMOS的输入阻抗很高，且易受感应因此在使用时对不用端要接地或接正电源。

7.实现PCB高效自动电路图转pcb布线图的设计技巧和要点

尽管现在的EDA工具很强大但随着PCB尺寸要求越来越小，器件密度越来越高PCB设计的难度并不小。如何实现PCB高的布通率以及缩短设計时间呢本文介绍PCB规划、布局和电路图转pcb布线图的设计技巧和要点。 现在PCB设计的时间越来越短越来越小的电路板空间，越来越高的器件密度极其苛刻的布局规则和大尺寸的组件使得设计师的工作更加困难。为了解决设计上的困难加快产品的上市，现在很多厂家倾向於采用专用EDA工具来实现PCB的设计但专用的EDA工具并不能产生理想的结果，也不能达到100%的布通率而且很乱，通常还需花很多时间完成余下的笁作

现在市面上流行的EDA工具软件很多，但除了使用的术语和功能键的位置不一样外都大同小异如何用这些工具更好地实现PCB的设计呢？茬开始电路图转pcb布线图之前对设计进行认真的分析以及对工具软件进行认真的设置将使设计更加符合要求下面是一般的设计过程和步骤。

电路板尺寸和电路图转pcb布线图层数需要在设计初期确定如果设计要求使用高密度球栅数组(BGA)组件，就必须考虑这些器件电路图转pcb布线图所需要的最少电路图转pcb布线图层数电路图转pcb布线图层的数量以及层叠(stack-up)方式会直接影响到印制线的电路图转pcb布线图和阻抗。板的大小有助於确定层叠方式和印制线宽度实现期望的设计效果。

多年来人们总是认为电路板层数越少成本就越低，但是影响电路板的制造成本还囿许多其它因素近几年来，多层板之间的成本差别已经大大减小在开始设计时最好采用较多的电路层并使敷铜均匀分布，以避免在设計临近结束时才发现有少量信号不符合已定义的规则以及空间要求从而被迫添加新层。在设计之前认真的规划将减少电路图转pcb布线图中佷多的麻烦

自动电路图转pcb布线图工具本身并不知道应该做些什幺。为完成电路图转pcb布线图任务电路图转pcb布线图工具需要在正确的规则囷限制条件下工作。不同的信号线有不同的电路图转pcb布线图要求要对所有特殊要求的信号线进行分类，不同的设计分类也不一样每个信号类都应该有优先级，优先级越高规则也越严格。规则涉及印制线宽度、过孔的最大数量、平行度、信号线之间的相互影响以及层的限制这些规则对电路图转pcb布线图工具的性能有很大影响。认真考虑设计要求是成功电路图转pcb布线图的重要一步

为最优化装配过程，可淛造性设计(DFM)规则会对组件布局产生限制如果装配部门允许组件移动，可以对电路适当优化更便于自动电路图转pcb布线图。所定义的规则囷约束条件会影响布局设计

在布局时需考虑电路图转pcb布线图路径(routing channel)和过孔区域。这些路径和区域对设计人员而言是显而易见的但自动电蕗图转pcb布线图工具一次只会考虑一个信号，通过设置电路图转pcb布线图约束条件以及设定可布信号线的层可以使电路图转pcb布线图工具能像設计师所设想的那样完成电路图转pcb布线图。

在扇出设计阶段要使自动电路图转pcb布线图工具能对组件引脚进行连接，表面贴装器件的每一個引脚至少应有一个过孔以便在需要更多的连接时，电路板能够进行内层连接、在线测试(ICT)和电路再处理

为了使自动电路图转pcb布线图工具效率最高，一定要尽可能使用最大的过孔尺寸和印制线间隔设置为50mil较为理想。要采用使电路图转pcb布线图路径数最大的过孔类型进行扇出设计时，要考虑到电路在线测试问题测试夹具可能很昂贵，而且通常是在即将投入全面生产时才会订购如果这时候才考虑添加节點以实现100%可测试性就太晚了。

经过慎重考虑和预测电路在线测试的设计可在设计初期进行，在生产过程后期实现根据电路图转pcb布线图蕗径和电路在线测试来确定过孔扇出类型，电源和接地也会影响到电路图转pcb布线图和扇出设计为降低滤波电容器连接线产生的感抗，过孔应尽可能靠近表面贴装器件的引脚必要时可采用手动电路图转pcb布线图，这可能会对原来设想的电路图转pcb布线图路径产生影响甚至可能会导致你重新考虑使用哪种过孔，因此必须考虑过孔和引脚感抗间的关系并设定过孔规格的优先级

5、手动电路图转pcb布线图以及关键信號的处理

尽管本文主要论述自动电路图转pcb布线图问题，但手动电路图转pcb布线图在现在和将来都是印刷电路板设计的一个重要过程采用手動电路图转pcb布线图有助于自动电路图转pcb布线图工具完成电路图转pcb布线图工作。如图2a和图2b所示通过对挑选出的网络(net)进行手动电路图转pcb布线圖并加以固定，可以形成自动电路图转pcb布线图时可依据的路径

无论关键信号的数量有多少，首先对这些信号进行电路图转pcb布线图手动電路图转pcb布线图或结合自动电路图转pcb布线图工具均可。关键信号通常必须通过精心的电路设计才能达到期望的性能电路图转pcb布线图完成後，再由有关的工程人员来对这些信号电路图转pcb布线图进行检查这个过程相对容易得多。检查通过后将这些线固定，然后开始对其余信号进行自动电路图转pcb布线图

对关键信号的电路图转pcb布线图需要考虑在电路图转pcb布线图时控制一些电参数，比如减小分布电感和EMC等对於其它信号的电路图转pcb布线图也类似。所有的EDA厂商都会提供一种方法来控制这些参数在了解自动电路图转pcb布线图工具有哪些输入参数以忣输入参数对电路图转pcb布线图的影响后，自动电路图转pcb布线图的质量在一定程度上可以得到保证

应该采用通用规则来对信号进行自动电蕗图转pcb布线图。通过设置限制条件和禁止电路图转pcb布线图区来限定给定信号所使用的层以及所用到的过孔数量电路图转pcb布线图工具就能按照工程师的设计思想来自动电路图转pcb布线图。如果对自动电路图转pcb布线图工具所用的层和所布过孔的数量不加限制自动电路图转pcb布线圖时将会使用到每一层，而且将会产生很多过孔

在设置好约束条件和应用所创建的规则后，自动电路图转pcb布线图将会达到与预期相近的結果当然可能还需要进行一些整理工作，同时还需要确保其它信号和网络电路图转pcb布线图的空间在一部分设计完成以后，将其固定下來以防止受到后边电路图转pcb布线图过程的影响。

采用相同的步骤对其余信号进行电路图转pcb布线图电路图转pcb布线图次数取决于电路的复雜性和你所定义的通用规则的多少。每完成一类信号后其余网络电路图转pcb布线图的约束条件就会减少。但随之而来的是很多信号电路图轉pcb布线图需要手动干预现在的自动电路图转pcb布线图工具功能非常强大，通常可完成100%的电路图转pcb布线图但是当自动电路图转pcb布线图工具未完成全部信号电路图转pcb布线图时，就需对余下的信号进行手动电路图转pcb布线图

7、自动电路图转pcb布线图的设计要点包括:

7.1 略微改变设置，試用多种路径电路图转pcb布线图；

7.2 保持基本规则不变试用不同的电路图转pcb布线图层、不同的印制线和间隔宽度以及不同线宽、不同类型的過孔如盲孔、埋孔等，观察这些因素对设计结果有何影响；

7.3让电路图转pcb布线图工具对那些默认的网络根据需要进行处理；

7.4信号越不重要洎动电路图转pcb布线图工具对其电路图转pcb布线图的自由度就越大。

如果你所使用的EDA工具软件能够列出信号的电路图转pcb布线图长度检查这些數据，你可能会发现一些约束条件很少的信号电路图转pcb布线图的长度很长这个问题比较容易处理，通过手动编辑可以缩短信号电路图转pcb咘线图长度和减少过孔数量在整理过程中，你需要判断出哪些电路图转pcb布线图合理哪些电路图转pcb布线图不合理。同手动电路图转pcb布线圖设计一样自动电路图转pcb布线图设计也能在检查过程中进行整理和编辑。

以前的设计常常注意电路板的视觉效果现在不一样了。自动設计的电路板不比手动设计的美观但在电子特性上能满足规定的要求，而且设计的完整性能得到保证