PCB设计流程

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PCB设计流程

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*DRC（Design Rule Check）设计规则检查是一种用于确保电子设计满足特定制造工艺要求的质量保证措施。

*BOM：元器件清单。

*Gerber：生成文件，提供给厂商生产。

PCB设计要求

PCB布局

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  • 必须根据元器件的电气特性和使用特点来布局（这点非常重要），举例如下：对于各种接口、按键和排针，需要放在板子边缘，方便插接，对于屏幕和主控芯片等，一般放在板子中央，对于电源电路，一般放在板子的电源输入旁边并且要注意电流路径和滤波电容位置（非常重要），对于晶振需要靠近单片机晶振引脚摆放等

  • 不要把元器件看成二维物体，而是应该看成三维物体，有时空间有干涉的情况需要考虑

  • 元件的布局应该采用模块化，也就是同一个模块电路的元件应该放同一个区域，按照就近原则来布局，不能东一个西一个

PCB布线

布线原则

  • 顶层优先原则：尽量在顶层布线
  • 电源线原则上要加粗：因为电源线是要给电路板各个模块供电的，电源线加粗有利于电流在主干道上流通；在日常PCB设计中，在25℃时，对于铜厚为10z(盎司)的导线，10mil线宽能够承载0.65A电流，40mil线宽能够承载2.3A电流。
  • 同一层内走线大于90°：同一层走线禁止90°或者走锐角，从原理上讲，锐角直角走线会造成走线阻抗不连续，对于信号的传输有影响，推荐走线135°，也可以用圆弧。
  • 注意电流路径和电容的摆放位置：电源要先经过电容滤波再给后级，去耦电容要贴近芯片引脚放置，并就近接地。
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  • 高频信号线尽可能短，并做好与其他信号的屏蔽隔离。为了降低相邻走线之间的串扰，尽量避免相邻层平行走线，走线应遵循3W原则：两条线之间的间距要大于3倍的线宽。

  • 相邻层信号线应采用正交方向。

  • 差分线布线尽量等距等长。

  • PCB布线要尽量远离安装孔与电路板边缘：在PCB钻孔加工中，很容易会切掉一部分导线，为了电路板功能，应尽量远离这些位置。

  • 需要添加泪滴。泪滴（Teardrop）就是 PCB 上“导线 焊盘/过孔”交界处补的一小块过渡铜皮，形状像水滴。 作用：

  • 缓和蚀刻后尖锐内角，降低应力集中，防止焊盘翘起、断裂；
  • 减小阻抗突变，提升高速信号完整性；
  • 补细微制造偏差，避免细颈处开路。

布线顺序

关键元件优先、关键信号线优先、密度优先

  • 密度优先原则：从单板上连线最密集的区域开始布线。

  • 优先关键元器件：如DDR、射频等核心部分应优先布线，类似信号传输线应提供专层、电源、地回路。其他次要信号要顾全整体，不可以和关键信号相抵触。

  • 关键信号线优先：电源、模拟小信号、高速信号、时钟信号和同步信号等关键信号优先布线。

开发板设计

MCU选型

根据需求选型MCU，获得对应的数据手册。

选型完毕后，根据所需实现功能绘制系统框图，确定其他基本元件的选取，比如信号接口（SMA）。

示例

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最小系统电路设计

从开发手册中参考并设计

电源电路设计

根据电源需求设计电源电路，以及相应电源树。

  • 输入电源模块（高伏值）
  • 小型供电接口（USB、TYPE_C）
  • 降压模块(DCDC)、稳压模块(LDO)

电源树示例

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其他设计

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布线要点

DCDC电路

这里以TPS5450芯片做例子。

原理图

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参考数据手册

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布线要点

要保证电源线路通顺、抗干扰

分析

  • 实现通顺，就是大电流路径尽可能短，路径上的铜皮尽可能厚，让电流流通顺畅。
  • 大电流路径：$S_1$导通时的电源-MOS-L-RL回路；$S_1$关断时候的D-L-RL回路
  • 抗干扰
  • FB反馈信号线是DCDC输出的稳定的关键，因此我们要防止其他部分干扰它（图中标出），即让FB线原理电感那部分电路。

手册布局推荐

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