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1、PCB 设计基本概念 1、“层(Layer) ”的概念 与字处理或其它许多软件中为实现图、文、色彩等的嵌套与 合成而引入的“层”的概念有所同，Protel 的“层”不是虚拟的，而是印 刷板材料本身实实在在的各铜箔层。现今，由于电子线路的元件密集安装。防干扰和布线等特殊要求，一些较新的电子产品中所用的印刷板不仅有上下两 面供走线，在板的中间还设有能被特殊加工的夹层铜箔，例如，现在的计算机主板所用的印板材料多在4 层以上。这些层因加工相对较难而大多用 于设置走线较为简单的电源布线层（如软件中的 Ground Dever 和 Power Dever），并常用大面积填充的办法来布线（如软 件中的 Ex

2、ternaI P1a11e和 Fill）。上下位置的表面层与中间各层需要连通的地方用软件中提到的所谓“过孔（Via）”来沟通。有了以上解释，就不难理解“多 层焊盘”和“布线层设置”的有关概念了。举个简单的例子，不少人布线完成，到打印出来时方才发现很多连线的终端都没有焊盘，其实这是自己添加器 件库时忽略了“层”的概念，没把自己绘制封装的焊盘特性定义为”多层（Mulii 一Layer)的缘故。要提醒的是，一旦选定了所用印板 的层数，务必关闭那些未被使用的层，免得惹事生非走弯路。 2、过孔(Via） 为连通各层之间的线路，在各层需要连通的导线的文汇处钻上一个公共孔，这就是过孔。工艺上在过孔的孔壁圆柱

3、面上用化学沉积的方法镀 上一层金属，用以连通中间各层需要连通的铜箔，而过孔的上下两面做成普通的焊盘形状，可直接与上下两面的线路相通，也可不连。一般而言， 设计线路时对过孔的处理有以下原则：（1）尽量少用过 孔，一旦选用了过孔，务必处理好它与周边各实体的间隙，特别是容易被忽视的中间各层与过孔不相连的线与过孔的间隙，如果是自动布线，可 在“过孔数量最小化” （ Via Minimiz8tion）子菜单里选择“on”项来自动解决。（2）需要的载流量越大，所需的过孔 尺寸越大，如电源层和地层与其它层联接所用的过孔就要大一些。 3、丝印层（Overlay） 为方便电路的安装和维修等，在印刷板的上下两表面

4、印刷上所需要的标志图案和文字代号等，例如元件标号和标称值、元件外廓形状和厂家 标志、生产日期等等。不少初学者设计丝印层的有关内容时，只注意文字符号放置得整齐美观，忽略了实际制出的 PCB 效果。他们设计的印板上 ，字符不是被元件挡住就是侵入了助焊区域被抹赊，还有的把元件标号打在相邻元件上，如此种种的设计都将会给装配和维修带来很大不便。正确的 丝印层字符布置原则是：”不出歧义，见缝插针，美观大方”。 4、SMD的特殊性 Protel 封装库内有大量SMD 封装，即表面焊装器件。这类器件除体积小巧之外的最大特点是单面分布元引脚孔。因此，选用这类器 件要定义好器件所在面，以免“丢失引脚（Missin

5、g Plns）”。另外，这类元件的有关文字标注只能随元件所在面放置。 5、网格状填充区（External Plane ）和填充区(Fill) 正如两者的名字那样，网络状填充区是把大面积的铜箔处理成网状的，填充区仅是完整保留铜箔。初学者设计过程中在计算机上往往看不到 二者的区别，实质上，只要你把图面放大后就一目了然了。正是由于平常不容易看出二者的区别，所以使用时更不注意对二者的区分，要强调的是 ，前者在电路特性上有较强的抑制高频干扰的作用，适用于需做大面积填充的地方，特别是把某些区域当做屏蔽区、分割区或大电流的电源线时尤 为合适。后者多用于一般的线端部或转折区等需要小面积填充的地方。 6、焊盘(

6、 Pad） 焊盘是PCB 设计中最常接触也是最重要的概念，但初学者却容易忽视它的选择和修正，在设计中千篇一律地使用圆形焊盘。选择元件的焊 盘类型要综合考虑该元件的形状、大小、布置形式、振动和受热情况、受 力方向等因素。Protel 在封装库中给出了一系列不同大小和形状的焊 盘，如圆、方、八角、圆方和定位用焊盘等，但有时这还不够用，需要自己编辑。例如，对发热且受力较大、电流较大的焊盘，可自行设计成“泪滴状”， 在大家熟悉的彩电 PCB 的行输出变压器引脚焊盘的设计中，不少厂家正是采用的这种形式。一般而言，自行编辑焊盘时除了以上所讲的以外，还 要考虑以下原则： （1）形状上长短不一致时要考虑连线宽

7、度与焊盘特定边长的大小差异不能过大； （2）需要在元件引角之间走线时选用长短不对称的焊盘往往事半功倍； （3）各元件焊盘孔的大小要按元件引脚粗细分别编辑确定，原则是孔的尺寸比引脚直径大02- 04 毫米。 7、各类膜（Mask) 这些膜不仅是 PcB 制作工艺过程中必不可少的，而且更是元件焊装的必要条件。按“膜”所处的位置及其作用，“膜”可分为元件面（ 或焊接面）助焊膜（TOp or Bottom 和元件面（或焊接面）阻焊膜（TOp or BottomPaste Mask）两类。 顾名思义，助焊膜是涂于焊盘上，提高可焊性能的一层膜，也就是在绿色板子上比焊盘略大的各浅色圆斑。阻焊膜的情况正好相反

8、，为了使制成的板子适应波峰焊等焊接形式，要求板子上非 焊盘处的铜箔不能粘锡，因此在焊盘以外的各部位都要涂覆一层涂料，用于阻止这些部位上锡。可见，这两种膜是一种互补关系。由此讨论，就不 难确定菜单中类似“solder Mask En1argement”等项目的设置了。 8、飞线，飞线有两重含义： （1）自动布线时供观察用的类似橡皮筋的网络连线，在通过网络表调入元件并做了初步布局后，用“Show 命令就可以看到该布局下 的网络连线的交叉状况，不断调整元件的位置使这种交叉最少，以获得最大的自动布线的布通率。这一步很重要，可以说是磨刀不误砍柴功，多花些时间 ，值！另外，自动布线结束，还有哪些网络尚未布

9、通，也可通过该功能来查找。找出未布通网络之后，可用手工补偿，实在补偿不了就要用到“飞 线”的第二层含义，就是在将来的印板上用导线连通这些网络。要交待的是，如果该电路板是大批量自动线生产，可将这种飞线视为 0 欧阻值、具有 统一焊盘间距的电阻元件来进行设计. PCB 布线技巧 在 PCB 设计中，布线是完成产品设计的重要步骤，可以说前面的准备工作都是为它而做的， 在整个 PCB 中，以布线的设计过程限定最高， 技巧最细、工作量最大。PCB 布线有单面布线、 双面布线及多层布线。布线的方式也有两种：自动布线及交互式布线，在自动布线之前， 可 以用交互式预先对要求比较严格的线进行布线，输入端与输出端

10、的边线应避免相邻平行， 以免产生反射干扰。必要时应加地线隔离，两相邻层的布线 要互相垂直，平行容易产生寄生耦合。 自动布线的布通率，依赖于良好的布局，布线规则可以预先设定， 包括走线的弯曲次数、导通孔的数目、步进的数目等。一般先进行探索 式布经线，快速地把短线连通， 然后进行迷宫式布线，先把要布的连线进行全局的布线路径优化，它可以根据需要断开已布的线。 并试着重新 再布线，以改进总体效果。 对目前高密度的 PCB 设计已感觉到贯通孔不太适应了， 它浪费了许多宝贵的布线通道，为解决这一矛盾，出现了盲孔和埋 孔技术，它 不仅完成了导通孔的作用， 还省出许多布线通道使布线过程完成得更加方便，更加流畅

11、，更为完善，PCB 板的设计过程是一个复杂而又简单的 过程，要想很好地掌握它，还需广大电子工程设计人员去自已体会， 才能得到其中的真谛。 1 电源、地线的处理 既使在整个 PCB 板中的布线完成得都很好，但由于电源、 地线的考虑不周到而引起的干扰，会使产品的性能下降，有时甚至影响到产品 的成功率。所以对电、 地线的布线要认真对待，把电、地线所产生的噪音干扰降到最低限度，以保证产品的质量。 对每个从事电子产品设计的工程人员来说都明白地线与电源线之间噪音所产生的原因， 现只对降低式抑制噪音作以表述： 众所周知的是在电源、地线之间加上去耦电容。 尽量加宽电源、地线宽度，最好是地线比电源线宽，它们的关

12、系是：地线电源线信号线，通常信号线宽为：0.20. 3mm,最经 细宽度可达0.050.07mm,电源线为 1.22.5 mm 对数字电路的 PCB 可用宽的地导线组成一个回路, 即构成一个地网来使用(模拟 电路的地不能这样使用)用大面积铜层作地线用,在印制板上把没被用上的地方都与地相连接作为地线用。或是做成多层板，电源，地线各占用一层。 2 数字电路与模拟电路的共地处理 现在有许多 PCB 不再是单一功能电路（数字或模拟电路），而是由数字电路和模拟电路混合构成的。因此在布线时就需要考虑它们之间互 相干扰问题，特别是地线上的噪音干扰。 数字电路的频率高，模拟电路的敏感度强，对信号线来说，高频的

13、信号线尽可能远离敏感的模拟电路器件，对地线来说，整人PCB 对外界 只有一个结点，所以必须在PCB 内部进行处理数、模共地的问题，而在板内部数字地和模拟地实际上是分开的它们之间互不相连，只是在PCB 与 外界连接的接口处（如插头等）。数字地与模拟地有一点短接，请注意，只有一个连接点。也有在PCB 上不共地的，这由系统设计来决定。 3 信号线布在电（地）层上 在多层印制板布线时，由于在信号线层没有布完的线剩下已经不多，再多加层数就会造成浪费也会给生产增加一定的工作量，成本也相应增 加了，为解决这个矛盾，可以考虑在电（地）层上进行布线。首先应考虑用电源层，其次才是地层。因为最好是保留地层的完整性。

14、 4 大面积 导体中连接腿的处理 在大面积的接地（电）中，常用元器件的腿与其连接，对连接腿的处理需要进行综合的考虑，就电气性能而言，元件腿的焊盘与铜面满接为 好，但对元件的焊接装配就存在一些 不良隐患如：焊接需要大功率 加热器。容易造成虚焊点。所以兼顾电 气性能与工艺需要，做成十字花焊盘， 称之为热隔离（heat shield）俗称热焊盘（Thermal），这样，可使在焊接时因截面过分散热而产生虚焊点的可能性大大减少 。多层板的接电（地）层腿的处理相同。 5 布线中网络系统的作用 在许多CAD 系统中，布线是依据网络系统决定的。网格过密，通路虽然有所增加，但步进太小，图场的数据量过大，这必然对

15、设备的存贮 空间有更高的要求，同时也对象计算机类电子产品的运算速度有极大的影响。而有些通路是无效的，如被元件腿的焊盘占用的或被安装孔、定们孔所 占用的等。网格过疏，通路太少对布通率的影响极大。所以要有一个疏密合理的网格系统来支持布线的进行。 标准元器件两腿之间的距离为0.1 英寸(2.54mm),所以网格系统的基础一般就定为0.1 英寸(2.54 mm)或小于0.1 英寸的整倍数， 如： 0.05英寸、0.025英寸、0.02英寸等。 6 设计规则检查（DRC） 布线设计完成后，需认真检查布线设计是否符合设计者所制定的规则，同时也需确认所制定的规则是否符合印制板生产工艺的需求，一般检 查有如下

16、几个方面： 线与线，线与元件焊盘，线与贯通孔，元件焊盘与贯通孔，贯通孔与贯通孔之间的距离是否合理，是否满足生产要求。 电源线和地线的宽度是否合适，电源与地线之间是否紧耦合（低的波阻抗）？在PCB 中是否还有能让地线加宽的地方。 对于关键的信号线是否采取了最佳措施，如长度最短，加保护线，输入线及输出线被明显地分开。 模拟电路和数字电路部分，是否有各自独立的地线。 对一些不理想的线形进行修改。 在PCB 上是否加有工艺线？阻焊是否符合生产工艺的要求，阻焊尺寸是否合适，字符标志是否压在器件焊盘上，以免影响电装质量。 多层板中的电源地层的外框边缘是否缩小，如电源地层的铜箔露出板外容易造成短路。 PCB

17、 布线技巧 在PCB 设计中，布线是完成产品设计的重要步骤，可以说前面的准备工作都是为它而做的， 在整个PCB 中，以布线的设计过程限定最 高，技巧最细、工作量最大。PCB 布线有单面布线、 双面布线及多层布线。布线的方式也有两种：自动布线及交互式布线，在自动布线之前， 可以用交互式预先对要求比较严格的线进行布线，输入端与输出端的边线应避免相邻平行， 以免产生反射干扰。必要时应加地线隔离，两相邻层的布 线要互相垂直，平行容易产生寄生耦合。 自动布线的布通率，依赖于良好的布局，布线规则可以预先设定， 包括走线的弯曲次数、导通孔的数目、步进的数目等。一般先进行探索 式布经线，快速地把短线连通， 然

18、后进行迷宫式布线，先把要布的连线进行全局的布线路径优化，它可以根据需要断开已布的线。 并试着重新 再布线，以改进总体效果。 对目前高密度的 PCB 设计已感觉到贯通孔不太适应了， 它浪费了许多宝贵的布线通道，为解决这一矛盾，出现了盲孔和埋 孔技术，它 不仅完成了导通孔的作用， 还省出许多布线通道使布线过程完成得更加方便，更加流畅，更为完善，PCB 板的设计过程是一个复杂而又简单的 过程，要想很好地掌握它，还需广大电子工程设计人员去自已体会， 才能得到其中的真谛。 1 电源、地线的处理 既使在整个 PCB 板中的布线完成得都很好，但由于电源、 地线的考虑不周到而引起的干扰，会使产品的性能下降，有

19、时甚至影响到产品 的成功率。所以对电、 地线的布线要认真对待，把电、地线所产生的噪音干扰降到最低限度，以保证产品的质量。 对每个从事电子产品设计的工程人员来说都明白地线与电源线之间噪音所产生的原因， 现只对降低式抑制噪音作以表述： 众所周知的是在电源、地线之间加上去耦电容。 尽量加宽电源、地线宽度，最好是地线比电源线宽，它们的关系是：地线电源线信号线，通常信号线宽为：0.20. 3mm,最经 细宽度可达0.050.07mm,电源线为 1.22.5 mm 对数字电路的 PCB 可用宽的地导线组成一个回路, 即构成一个地网来使用(模拟 电路的地不能这样使用)用大面积铜层作地线用,在印制板上把没被用

20、上的地方都与地相连接作为地线用。或是做成多层板，电源，地线各占用一层。 2 数字电路与模拟电路的共地处理 现在有许多 PCB 不再是单一功能电路（数字或模拟电路），而是由数字电路和模拟电路混合构成的。因此在布线时就需要考虑它们之间互 相干扰问题，特别是地线上的噪音干扰。 数字电路的频率高，模拟电路的敏感度强，对信号线来说，高频的信号线尽可能远离敏感的模拟电路器件，对地线来说，整人PCB 对外界 只有一个结点，所以必须在PCB 内部进行处理数、模共地的问题，而在板内部数字地和模拟地实际上是分开的它们之间互不相连，只是在PCB 与 外界连接的接口处（如插头等）。数字地与模拟地有一点短接，请注意，只

21、有一个连接点。也有在PCB 上不共地的，这由系统设计来决定。 3 信号线布在电（地）层上 在多层印制板布线时，由于在信号线层没有布完的线剩下已经不多，再多加层数就会造成浪费也会给生产增加一定的工作量，成本也相应增 加了，为解决这个矛盾，可以考虑在电（地）层上进行布线。首先应考虑用电源层，其次才是地层。因为最好是保留地层的完整性。 4 大面积 导体中连接腿的处理 在大面积的接地（电）中，常用元器件的腿与其连接，对连接腿的处理需要进行综合的考虑，就电气性能而言，元件腿的焊盘与铜面满接为 好，但对元件的焊接装配就存在一些 不良隐患如：焊接需要大功率 加热器。容易造成虚焊点。所以兼顾电 气性能与工艺需

22、要，做成十字花焊盘， 称之为热隔离（heat shield）俗称热焊盘（Thermal），这样，可使在焊接时因截面过分散热而产生虚焊点的可能性大大减少 。多层板的接电（地）层腿的处理相同。 5 布线中网络系统的作用 在许多CAD 系统中，布线是依据网络系统决定的。网格过密，通路虽然有所增加，但步进太小，图场的数据量过大，这必然对设备的存贮 空间有更高的要求，同时也对象计算机类电子产品的运算速度有极大的影响。而有些通路是无效的，如被元件腿的焊盘占用的或被安装孔、定们孔所 占用的等。网格过疏，通路太少对布通率的影响极大。所以要有一个疏密合理的网格系统来支持布线的进行。 标准元器件两腿之间的距离为0

23、.1 英寸(2.54mm),所以网格系统的基础一般就定为0.1 英寸(2.54 mm)或小于0.1 英寸的整倍数， 如： 0.05英寸、0.025英寸、0.02英寸等。 6 设计规则检查（DRC） 布线设计完成后，需认真检查布线设计是否符合设计者所制定的规则，同时也需确认所制定的规则是否符合印制板生产工艺的需求，一般检 查有如下几个方面： 线与线，线与元件焊盘，线与贯通孔，元件焊盘与贯通孔，贯通孔与贯通孔之间的距离是否合理，是否满足生产要求。 电源线和地线的宽度是否合适，电源与地线之间是否紧耦合（低的波阻抗）？在PCB 中是否还有能让地线加宽的地方。 对于关键的信号线是否采取了最佳措施，如长度

24、最短，加保护线，输入线及输出线被明显地分开。 模拟电路和数字电路部分，是否有各自独立的地线。 对一些不理想的线形进行修改。 在PCB 上是否加有工艺线？阻焊是否符合生产工艺的要求，阻焊尺寸是否合适，字符标志是否压在器件焊盘上，以免影响电装质量。 多层板中的电源地层的外框边缘是否缩小，如电源地层的铜箔露出板外容易造成短路。 设计 PCB 时抗静电放电（ESD）的方法 来自人体、环境甚至电子设备内部的静电对于精密的半导体芯片会造成各种损伤，例如穿透元器件内部薄的绝缘层；损毁MOSFET 和C MOS元器件的栅极；CMOS 器件中的触发器锁死；短路反偏的PN 结；短路正向偏置的PN 结；熔化有源器件

25、内部的焊接线或铝线。为了消除静电 释放(ESD)对电子设备的干扰和破坏，需要采取多种技术手段进行防范。 在PCB 板的设计当中，可以通过分层、恰当的布局布线和安装实现PCB 的抗 ESD 设计。在设计过程中，通过预测可以将绝大多数设计 修改仅限于增减元器件。通过调整PCB 布局布线，能够很好地防范ESD。以下是一些常见的防范措施。 *尽可能使用多层 PCB，相对于双面 PCB 而言，地平面和电源平面，以及排列紧密的信号线-地线间距能够减小共模阻抗和感性耦合， 使之达到双面PCB 的1/10 到1/100。尽量地将每一个信号层都紧靠一个电源层或地线层。对于顶层和底层表面都有元器件、具有很短连接线

26、以 及许多填充地的高密度PCB，可以考虑使用内层线。 *对于双面 PCB 来说，要采用紧密交织的电源和地栅格。电源线紧靠地线，在垂直和水平线或填充区之间，要尽可能多地连接。一面的栅 格尺寸小于等于60mm，如果可能，栅格尺寸应小于13mm。 *确保每一个电路尽可能紧凑。 *尽可能将所有连接器都放在一边。 *如果可能，将电源线从卡的中央引入，并远离容易直接遭受 ESD 影响的区域。 *在引向机箱外的连接器(容易直接被ESD 击中)下方的所有PCB 层上，要放置宽的机箱地或者多边形填充地，并每隔大约13mm 的 距离用过孔将它们连接在一起。 *在卡的边缘上放置安装孔，安装孔周围用无阻焊剂的顶层和底

27、层焊盘连接到机箱地上。 *PCB 装配时，不要在顶层或者底层的焊盘上涂覆任何焊料。使用具有内嵌垫圈的螺钉来实现 PCB 与金属机箱/屏蔽层或接地面上支架 的紧密接触。 *在每一层的机箱地和电路地之间，要设置相同的“隔离区”；如果可能，保持间隔距离为0.64mm。 *在卡的顶层和底层靠近安装孔的位置，每隔 100mm 沿机箱地线将机箱地和电路地用1.27mm 宽的线连接在一起。与这些连接点的 相邻处，在机箱地和电路地之间放置用于安装的焊盘或安装孔。这些地线连接可以用刀片划开，以保持开路，或用磁珠/高频电容的跳接。 *如果电路板不会放入金属机箱或者屏蔽装置中，在电路板的顶层和底层机箱地线上不能涂阻

28、焊剂，这样它们可以作为ESD 电弧的放电极 。 *要以下列方式在电路周围设置一个环形地： (1)除边缘连接器以及机箱地以外，在整个外围四周放上环形地通路。 (2)确保所有层的环形地宽度大于2.5mm。 (3)每隔13mm 用过孔将环形地连接起来。 (4)将环形地与多层电路的公共地连接到一起。 (5)对安装在金属机箱或者屏蔽装置里的双面板来说，应该将环形地与电路公共地连接起来。不屏蔽的双面电路则应该将环形地连接到机 箱地，环形地上不能涂阻焊剂，以便该环形地可以充当 ESD 的放电棒，在环形地(所有层)上的某个位置处至少放置一个0.5mm 宽的间隙，这样 可以避免形成一个大的环路。信号布线离环形地

29、的距离不能小于0.5mm。 *在能被ESD 直接击中的区域，每一个信号线附近都要布一条地线。 *I/O 电路要尽可能靠近对应的连接器。 *对易受ESD 影响的电路，应该放在靠近电路中心的区域，这样其他电路可以为它们提供一定的屏蔽作用。 *通常在接收端放置串联的电阻和磁珠，而对那些易被ESD 击中的电缆驱动器，也可以考虑在驱动端放置串联的电阻或磁珠。 *通常在接收端放置瞬态保护器。用短而粗的线(长度小于 5 倍宽度，最好小于 3 倍宽度)连接到机箱地。从连接器出来的信号线和地线要 直接接到瞬态保护器，然后才能接电路的其他部分。 *在连接器处或者离接收电路 25mm 的范围内，要放置滤波电容。 (

30、1)用短而粗的线连接到机箱地或者接收电路地(长度小于5 倍宽度，最好小于 3 倍宽度)。 (2)信号线和地线先连接到电容再连接到接收电路。 *要确保信号线尽可能短。 *信号线的长度大于300mm 时，一定要平行布一条地线。 *确保信号线和相应回路之间的环路面积尽可能小。对于长信号线每隔几厘米便要调换信号线和地线的位置来减小环路面积。 *从网络的中心位置驱动信号进入多个接收电路。 *确保电源和地之间的环路面积尽可能小，在靠近集成电路芯片每一个电源管脚的地方放置一个高频电容。 *在距离每一个连接器80mm 范围以内放置一个高频旁路电容。 *在可能的情况下，要用地填充未使用的区域，每隔60mm 距离

31、将所有层的填充地连接起来。 *确保在任意大的地填充区(大约大于25mm6mm)的两个相反端点位置处要与地连接。 *电源或地平面上开口长度超过8mm 时，要用窄的线将开口的两侧连接起来。 *复位线、中断信号线或者边沿触发信号线不能布置在靠近PCB 边沿的地方。 *将安装孔同电路公地连接在一起，或者将它们隔离开来。 (1)金属支架必须和金属屏蔽装置或者机箱一起使用时，要采用一个零欧姆电阻实现连接。 (2)确定安装孔大小来实现金属或者塑料支架的可靠安装，在安装孔顶层和底层上要采用大焊盘，底层焊盘上不能采用阻焊剂，并确保底 层焊盘不采用波峰焊工艺进行焊接。 *不能将受保护的信号线和不受保护的信号线并行

32、排列。 *要特别注意复位、中断和控制信号线的布线。 (1)要采用高频滤波。 (2)远离输入和输出电路。 (3)远离电路板边缘。 *PCB 要插入机箱内，不要安装在开口位置或者内部接缝处。 *要注意磁珠下、焊盘之间和可能接触到磁珠的信号线的布线。有些磁珠导电性能相当好，可能会产生意想不到的导电路径。 *如果一个机箱或者主板要内装几个电路板，应该将对静电最敏感的电路板放在最中间。 射频电路 PCB 设计 随着通信技术的发展，手持无线射频电路技术运用越来越广，如：无线寻呼机、手机、无线 PDA 等，其中的射频电路的性能指标直接 影响整个产品的质量。这些掌上产品的一个最大特点就是小型化，而小型化意味着

33、元器件的密度很大，这使得元器件（包括SMD、SMC、裸片等） 的相互干扰十分突出。电磁干扰信号如果处理不当，可能造成整个电路系统的无法正常工作，因此，如何防止和抑制电磁干扰，提高电磁兼容性，就成为 设计射频电路PCB 时的一个非常重要的课题。同一电路，不同的PCB 设计结构，其性能指标会相差很大。本讨论采用Protel99 SE 软件进行掌上产品的射频电路PCB 设计时，如果最大限度地实现电路的性能指标，以达到电磁兼容要求。 1 板材的选择 印刷电路板的基材包括有机类与无机类两大类。基材中最重要的性能是介电常数 r、耗散因子（或称介质损耗）tan、热膨胀 系数CET和吸湿率。其中 r 影响电路

34、阻抗及信号传输速率。对于高频电路，介电常数公差是首要考虑的更关键因素，应选择介电常数公差小的基材。 2 PCB设计流程 由于 Protel99 SE软件的使用与 Protel 98等软件不同，因此，首先简要讨论采用 Protel99 SE软件进行 PCB设计的流程。 由于 Protel99 SE采用的是工程（ PROJECT）数据库模式管理，在 Windows 99下是隐含的，所以应先键立 1个数据库文件用于管理所设计的电路原理图与 PCB版图。 原理图的设计。为了可以实现网络连接，在进行原理设计之间，所用到的元器件都必须在元器件库中存在，否则，应在 SCHLIB中做出所需的元器件并存入库文件

35、中。然后，只需从元器件库中调用所需的元器件，并根据所设计的电路图进行连接即可。 原理图设计完成后，可形成一个网络表以备进行 PCB设计时使用。 PCB的设计。 a.PCB外形及尺寸的确定。根据所设计的 PCB在产品的位置、空间的大小、形状以及与其它部件的配合来确定 PCB的外形与尺寸。在MECHANICAL LAYER层用 PLACE TRACK命令画出 PCB的外形。 b.根据 SMT的要求，在 PCB上制作定位孔、视眼、参考点等。 c.元器件的制作。假如需要使用一些元器件库中不存在的特殊元器件，则在布局之前需先进行元器件的制作。在 Protel99 SE中制作元器件的过程比较简单，选择 “

36、DESIGN”菜单中的 “MAKE LIBRARY”命令后就进入了元器件制作窗口，再选择 “TOOL”菜单中的 “NEW COMPONENT”命令就可以进行元器件的设计。这时只需根据实际元器件的形状、大小等在 TOP LAYER层以 PLACE PAD等命令在一定的位置画出相应的焊盘并编辑成所需的焊盘（包括焊盘形状、大小、内径尺寸及角度等，另外还应标出焊盘相应的引脚名），然后以 PLACE TRACK命令在 TOP OVERLAYER层中画出元器件的最大外形，取一个元器件名存入元器件库中即可。 d.元器件制作完成后，进行布局及布线，这两部分在下面具体进行讨论。 e.以上过程完成后必须进行检查。

37、这一方面包括电路原理的检查，另一方面还必须检查相互间的匹配及装配问题。电路原理的检查可以人工检查，也可以采用网络自动检查（原理图形成的网络与 PCB形成的网络进行比较即可）。 f.检查无误后，对文件进行存档、输出。在 Protel99 SE中必须使用 “FILE”选项中的 “EXPORT”命令，把文件存放到指定的路径与文件中（ “IMPORT”命令则是把某一文件调入到 Protel99 SE中）。注：在 Protel99 SE中 “FILE”选项中的 “SAVE COPY AS”命令执行后，所选取的文件名在 Windows 98中是不可见的，所以在资源管理器中是看不到该文件的。这与 Prote

38、l 98中的 “SAVE AS”功能不完全一样。 3 元器件的布局 由于 SMT一般采用红外炉热流焊来实现元器件的焊接，因而元器件的布局影响到焊点的质量，进而影响到产品的成品率。而对于射频电路 PCB设计而言，电磁兼容性要求每个电路模块尽量不产生电磁辐射，并且具有一定的抗电磁干扰能力，因此，元器件的布局还直接影响到电路本身的 干扰及抗干扰能力，这也直接关系到所设计电路的性能。因此，在进行射频电路 PCB设计时除了要考虑普通 PCB设计时的布局外，主要还须考虑如何减小射频电路中各部分之间相互干扰、如何减小电路本身对其它电路的干扰以及电路本身的抗干扰能力。根据经验，对于射频电路效果的好坏 不仅取决

39、于射频电路板本身的性能指标，很大部分还取决于与 CPU处理板间的相互影响，因此，在进行 PCB设计时，合理布局显得尤为重要。 布局总原则：元器件应尽可能同一方向排列，通过选择 PCB进入熔锡系统的方向来减少甚至避免焊接不良的现象；根据经验元器件间最少要有 0.5mm的间距才能满足元器件的熔锡要求，若 PCB板的空间允许，元器件的间距应尽可能宽。对于双面板一般应设计一面为 SMD及 SMC元件，另一面则为分立元件。 布局中应注意： *首先确定与其它 PCB板或系统的接口元器件在 PCB板上的位置，必须注意接口元器件间的配合问题（如元器件的方向等）。 *因为掌上用品的体积都很小，元器件间排列很紧凑

40、，因此对于体积较大的元器件，必须优先考虑，确定出相应位置，并考虑相互间的配合问题。 *认真分析电路结构，对电路进行分块处理（如高频放大电路、混频电路及解调电路等），尽可能将强电信号和弱电信号分开，将数字 信号电路和模拟信号电路分开，完成同一功能的电路应尽量安排在一定的范围之内，从而减小信号环路面积；各部分电路的滤波网络必须就近连接，这 样不仅可以减小辐射，而且可以减少被干扰的几率，根据电路的抗干扰能力。 *根据单元电路在使用中对电磁兼容性敏感程度不同进行分组。对于电路中易受干扰部分的元器件在布局时还应尽量避开干扰源（比如来自数据处理板上 CPU的干扰等）。 4 布线 在基本完成元器件的布局后，

41、 就可开始布线了。布线 的基本原则为：在组装密度许可 情况下后，尽量选用低密度布线设计，并且信号走线尽 量粗细一致，有利于阻抗匹配。 对于射频电路，信号线的走向、宽度、线间距的不合理设计，可能造成信号信号传输线之间的交叉干扰；另外，系统电源自身还存在噪声干 扰，所以在设计射频电路 PCB时一定要综合考虑，合理布线。 布线时，所有走线应远离 PCB板的边框（ 2mm左右），以免 PCB板制作时造成断线或有断线的隐患。电源线要尽中能宽，以减少环路电阻，同时，使电源线、地线的走向和 数据传递的方向一致，以提高抗 干扰能力；所布信号线应尽可能 短，并尽量减少过孔数目；各元器件间的连线越 短越好，以减少

42、分布参数和相互间 的电磁干扰；对于不相容的信号 线应量相互远离，而且尽 量避免平行走线，而在 正向两面的信号线应用互垂直； 布线时在需要拐角的地址方应以 135角为宜，避免拐直角。 布线时与焊盘直接相连的线条不 宜太宽，走线应尽量离开不相连 的元器件，以免短路；过孔不腚 画在元器件上，且应尽量远离不相连的元器件， 以免在生产中出现虚焊、连焊、短路等现象。 在射频电路 PCB设计中，电源线和地线的正确布线显得尤其重要，合理的设计是克服电磁干扰的最重要的手段。 PCB上相当多的干扰源是通过电源和地线产生的，其中地线引起的噪声干扰最大。 地线容易形成电磁干扰的主要原因于地线存在阻抗。当有电流流过地线

43、时，就会在地线上产生电压，从而产生地线环路电流，形成地线的环 路干扰。当多个电路共用一段地线时，就会形成公共阻抗耦合，从而产生所谓的地线噪声。因此，在对射频电路 PCB的地线进行布线时应该做到： *首先，对电路进行分块处理，射频电路基本上可分成高频放大、混频、解调、本振等部分，要为各个电路模块提供一个公共电位参考点即各模块电路各自的地线，这样信号就可以在不同的电路模块之间传输。然后，汇总于射频电路 PCB接入地线的地方，即汇总于总地线。由于只存在一个参考点，因此没有公共阻抗耦合存在，从而也就没有相互干扰问题。 *数字区与模拟区尽可能地线进行隔离，并且数字地与模拟地要分离，最后接于电源地。 *在

44、各部分电路内部的地线也要注意单点接地原则，尽量减小信号环路面积，并与相应的滤波电路的地址就近相接。 *在空间允许的情况下，各模块之间最好能以地线进行隔离，防止相互之间的信号耦合效应。 5 结论 射频电路 PCB设计的关键在于如何减少辐射能力以及如何提高抗干扰能力，合理的布局与布线是设计射频电路 PCB的保证。文中所述方法有利于提高射频电路 PCB设计的可靠性，解决好电磁干扰问题，进而达到电磁兼容的目的。 知识：印制电路板设计原则和抗干扰措施 印制电路板(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 设计的好

45、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。 PCB 设计的一般原则 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： 1.布局 首先，要考虑PCB 尺寸大小。PCB 尺寸过大时，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的位置。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之间的连线，设法减少它们的分布参数和相互

46、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 调试时手不易触及的地方。 (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 整机的机箱底板上，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考虑整机的结构要求。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

47、应。 (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)按照电路的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，围绕它来进行布局。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，离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

48、：3。电路板面尺 寸大于200x150mm时应考虑电路板所受的机械强度。 2布线 布线的原则如下： (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过它们的电流值决定。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，尤其是数字电路，通常选0.020.3mm 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 下的线间绝缘电阻和击穿电压决 定。对于集成电路，尤其是数字 电路，只

49、要工艺允许，可使间距小至58mm。 (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。 3.焊盘 焊盘中心孔要比器件引线直径稍大一些。焊盘太大易形成虚焊。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。 1.电源线设计 根据印制线路板电流的大小，尽量加租电源线宽度，减少环路电阻。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。 2地线设计 地线设计的原则是： (1)数字地与模拟地分开。若线路板上既有逻辑电路又有线性电路，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 际布线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，则接地电位随电流的变化而变化，使抗噪性能降低