11.2.1 元器件布局的一般原則

設計人員在電路板布局過程中需要遵循的一般原則如下。

（1）元器件最好單面放置。如果需要雙面放置元器件，在底層（Bottom Layer）放置插針式元器件，就有可能造成電路板不易安放，也不利于焊接，所以在底層（Bottom Layer）最好只放置貼片元器件，類似常見的計算機顯卡PCB板上的元器件布置方法。單面放置時只需在電路板的一個面上做絲印層，便于降低成本。

（2）合理安排接口元器件的位置和方向。一般來說，作為電路板和外界（電源、信號線）連接的連接器元器件，通常布置在電路板的邊緣，如串口和并口。如果放 置在電路板的中央，顯然不利于接線，也有可能因為其他元器件的阻礙而無法連接。另外在放置接口時要注意接口的方向，使得連接線可以順利地引出，遠離電路 板。接口放置完畢后，應當利用接口元器件的String（字符串）清晰地標明接口的種類；對于電源類接口，應當標明電壓等級，防止因接線錯誤導致電路板燒 毀。

（3）高壓元器件和低壓元器件之間最好要有較寬的電氣隔離帶。也就是說不要將電壓等級相差很大的元器件擺放在一起，這樣既有利于電氣絕緣，對信號的隔離和抗干擾也有很大好處。

（4）電氣連接關系密切的元器件最好放置在一起。這就是模塊化的布局思想。

（5）對于易產生噪聲的元器件，例如時鐘發生器和晶振等高頻器件，在放置的時候應當盡量把它們放置在靠近CPU的時鐘輸入端。大電流電路和開關電路也容易 產生噪聲，在布局的時候這些元器件或模塊也應該遠離邏輯控制電路和存儲電路等高速信號電路，如果可能的話，盡量采用控制板結合功率板的方式，利用接口來連 接，以提高電路板整體的抗干擾能力和工作可靠性。

（6）在電源和芯片周圍盡量放置去耦電容和濾波電容。去耦電容和濾波電容的布置是改善電路板電源質量，提高抗干擾能力的一項重要措施。在實際應用中，印制 電路板的走線、引腳連線和接線都有可能帶來較大的寄生電感，導致電源波形和信號波形中出現高頻紋波和毛刺，而在電源和地之間放置一個0.1?F的去耦電容 可以有效地濾除這些高頻紋波和毛刺。如果電路板上使用的是貼片電容，應該將貼片電容緊靠元器件的電源引腳。對于電源轉換芯片，或者電源輸入端，最好是布置 一個10?F或者更大的電容，以進一步改善電源質量。

（7）元器件的編號應該緊靠元器件的邊框布置，大小統一，方向整齊，不與元器件、過孔和焊盤重疊。元器件或接插件的第1引腳表示方向；正負極的標志應該在 PCB上明顯標出，不允許被覆蓋；電源變換元器件（如DC/DC變換器，線性變換電源和開關電源）旁應該有足夠的散熱空間和安裝空間，外圍留有足夠的焊接 空間等。

11.2.2 元器件布線的一般原則

設計人員在電路板布線過程中需要遵循的一般原則如下。

（1）元器件印制走線的間距的設置原則。不同網絡之間的間距約束是由電氣絕緣、制作工藝和元件大小等因素決定的。例如一個芯片元件的引腳間距是8mil， 則該芯片的【Clearance Constraint】就不能設置為10mil，設計人員需要給該芯片單獨設置一個6mil的設計規則。同時，間距的設置還要考慮到生產廠家的生產能力。

另外，影響元器件的一個重要因素是電氣絕緣，如果兩個元器件或網絡的電位差較大，就需要考慮電氣絕緣問題。一般環境中的間隙安全電壓為200V/mm，也就是5.08V/mil。所以當同一塊電路板上既有高壓電路又有低壓電路時，就需要特別注意足夠的安全間距。

（2）線路拐角走線形式的選擇。為了讓電路板便于制造和美觀，在設計時需要設置線路的拐角模式，可以選擇45°、90°和圓弧。一般不采用尖銳的拐角，最好采用圓弧過渡或45°過渡，避免采用90°或者更加尖銳的拐角過渡。

導線和焊盤之間的連接處也要盡量圓滑，避免出現小的尖腳，可以采用補淚滴的方法來解決。當焊盤之間的中心距離小于一個焊盤的外徑D時，導線的寬度可以和焊盤的直徑相同；如果焊盤之間的中心距大于D，則導線的寬度就不宜大于焊盤的直徑。

導線通過兩個焊盤之間而不與其連通的時候，應該與它們保持最大且相等的間距，同樣導線和導線之間的間距也應該均勻相等并保持最大。

（3）印制走線寬度的確定方法。走線寬度是由導線流過的電流等級和抗干擾等因素決定的，流過電流越大，則走線應該越寬。一般電源線就應該比信號線寬。為了保證地電位的穩定（受地電流大小變化影響小），地線也應該較寬。實驗證明：當印制導線的銅膜厚度

為0.05mm時，印制導線的載流量可以按照20A/mm2進行計算，即0.05mm厚，1mm寬的導線可以流過1A的電流。所以對于一般的信號線來說 10～30mil的寬度就可以滿足要求了；高電壓，大電流的信號線線寬大于等于40mil，線間間距大于30mil。為了保證導線的抗剝離強度和工作可靠 性，在板面積和密度允許的范圍內，應該采用盡可能寬的導線來降低線路阻抗，提高抗干擾性能。

對于電源線和地線的寬度，為了保證波形的穩定，在電路板布線空間允許的情況下，盡量加粗，一般情況下至少需要50mil。

（4）印制導線的抗干擾和電磁屏蔽。導線上的干擾主要有導線之間引入的干擾、電源線引入的干擾和信號線之間的串擾等，合理安排和布置走線及接地方式可以有效減少干擾源，使設計出的電路板具備更好的電磁兼容性能。

對于高頻或者其他一些重要的信號線，例如時鐘信號線，一方面其走線要盡量寬，另一方面可以采取包地的形式使其與周圍的信號線隔離起來（就是用一條封閉的地線將信號線“包裹”起來，相當于加一層接地屏蔽層）。

對于模擬地和數字地要分開布線，不能混用。如果需要最后將模擬地和數字地統一為一個電位，則通常應該采用一點接地的方式，也就是只選取一點將模擬地和數字地連接起來，防止構成地線環路，造成地電位偏移。

完成布線后，應在頂層和底層沒有鋪設導線的地方敷以大面積的接地銅膜，也稱為敷銅，用以有效減小地線阻抗，從而削弱地線中的高頻信號，同時大面積的接地可以對電磁干擾起抑制作用。

電路板中的一個過孔會帶來大約10pF的寄生電容，對于高速電路來說尤其有害；同時，過多的過孔也會降低電路板的機械強度。所以在布線時，應盡可能減少過 孔的數量。另外，在使用穿透式的過孔（通孔）時，通常使用焊盤來代替。這是因為在電路板制作時，有可能因為加工的原因導致某些穿透式的過孔（通孔）沒有被 打穿，而焊盤在加工時肯定能夠被打穿，這也相當于給制作帶來了方便。

以上就是PCB板布局和布線的一般原則，但在實際操作中，元器件的布局和布線仍然是一項很靈活的工作，元器件的布局方式和連線方式并不唯一，布局布線的結 果很大程度上還是取決于設計人員的經驗和思路。可以說，沒有一個標準可以評判布局和布線方案的對與錯，只能比較相對的優和劣。所以以上布局和布線原則僅作 為設計參考，實踐才是評判優劣的唯一標準。

11.2.3 多層PCB板布局和布線的特殊要求

相對于簡單的單層板和雙層板，多層PCB板的布局和布線有其獨特的要求。

對于多層PCB板的布局，歸納起來就是要合理安排使用不同電源和地類型元器件的布局。其目的一是為了給后面的內電層的分割帶來便利，同時也可以有效地提高元器件之間的抗干擾能力。

所謂合理安排使用不同電源和地類型元器件的布局，就是將使用相同電源等級和相同類型地的元器件盡量放在一起。例如當電路原理圖上有+3.3V、+5V、 ?5V、+15V、?15V等多個電壓等級時，設計人員應該將使用同一電壓等級的元器件集中放置在電路板的某一個區域。當然這個布局原則并不是布局的唯一 標準，同時還需要兼顧其他的布局原則（雙層板布局的一般原則），這就需要設計人員根據實際需求來綜合考慮各種因素，在滿足其他布局原則的基礎上，盡量將使 用相同電源等級和相同類型地的元器件放在一起。對于多層PCB板的布線，歸納起來就是一點：先走信號線，后走電源線。這是因為多層板的電源和地通常都通過 連接內電層來實現。這樣做的好處是可以簡化信號層的走線，并且通過內電層這種大面積銅膜連接的方式來有效降低接地阻抗和電源等效內阻，提高電路的抗干擾能 力；同時，大面積銅膜所允許通過的最大電流也加大了。

一般情況下，設計人員需要首先合理安排使用不同電源和地類型元器件的布局，同時兼顧其他布局原則，然后按照前面章節所介紹的方法對元器件進行布線（只布信 號線），完成后分割內電層，確定內電層各部分的網絡標號，最后通過內電層和信號層上的過孔和焊盤來進行連接。焊盤和過孔在通過內電層時，與其具有相同網絡 標號的焊盤或過孔會通過一些未被腐蝕的銅膜連接到內電層，而不屬于該網絡的焊盤周圍的銅膜會被完全腐蝕掉，也就是說不會與該內電層導通。

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的第2节 多层PCB设计布局和布线原则的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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