[原创] PCB设计整板布局、优化及分析

PCB设计整板布局有哪些基本原则？如何进行优化与分析？

布局的合理与否直接影响到产品的寿命、稳定性、EMC (电磁兼容)等，必须从电路板的整体布局、布线的可通性和PCB的可制造性、机械结构、散热、EMI(电磁干扰) 、可靠性、信号的完整性等方面综合考虑。

一般先放置与机械尺寸有关的固定位置的元器件，再放置特殊的和较大的元器件，最后放置小元器件。同时，要兼顾布线方面的要求，高频元器件的放置要尽量紧凑，信号线的布线才能尽可能短，从而降低信号线的交叉干扰等。

与机械尺寸有关的定位插件的放置

电源插座、开关、PCB之间的接口、指示灯等都是与机械尺寸有关的定位插件。通常，电源与PCB之间的接口放到PCB的边缘处，并与PCB 边缘要有3 mm～5 mm的间距；指示发光二极管应根据需要准确地放置；开关和一些微调元器件，如可调电感、可调电阻等应放置在靠近PCB 边缘的位置，以便于调整和连接；需要经常更换的元器件必须放置在器件比较少的位置，以易于更换。

特殊元器件的放置

大功率管、变压器、整流管等发热器件，在高频状态下工作时产生的热量较多，所以在布局时应充分考虑通风和散热，将这类元器件放置在PCB上空气容易流通的地方。

大功率整流管和调整管等应装有散热器，并要远离变压器。

电解电容器之类怕热的元件也应远离发热器件，否则电解液会被烤干，造成其电阻增大，性能变差，影响电路的稳定性。

易发生故障的元器件，如调整管、电解电容器、继电器等，在放置时还要考虑到维修方便。

对经常需要测量的测试点，在布置元器件时应注意保证测试棒能够方便地接触。

由于电源设备内部会产生50 Hz泄漏磁场，当它与低频放大器的某些部分交连时，会对低频放大器产生干扰。因此，必须将它们隔离开或者进行屏蔽处理。

放大器各级最好能按原理图排成直线形式，如此排法的优点是各级的接地电流就在本级闭合流动，不影响其他电路的工作。输入级与输出级应当尽可能地远离，减小它们之间的寄生耦合干扰。

考虑各个单元功能电路之间的信号传递关系，还应将低频电路和高频电路分开，模拟电路和数字电路分开。

集成电路应放置在PCB的中央，这样方便各引脚与其他器件的布线连接。

电感器、变压器等器件具有磁耦合，彼此之间应采用正交放置，以减小磁耦合。另外，它们都有较强的磁场，在其周围应有适当大的空间或进行磁屏蔽，以减小对其他电路的影响。

在PCB的关键部位要配置适当的高频退耦电容，如在PCB电源的输入端应接一个10μF～100 μF的电解电容，在集成电路的电源引脚附近都应接一个0.01 pF左右的瓷片电容。

有些电路还要配置适当的高频或低频扼流圈，以减小高低频电路之间的影响。这一点在原理图设计和绘制时就应给予考虑，否则也将会影响电路的工作性能。

元器件排列时的间距要适当，其间距应考虑到它们之间有无可能被击穿或打火。

含推挽电路、桥式电路的放大器，布置时应注意元器件电参数的对称性和结构的对称性，使对称元器件的分布参数尽可能一致。

在对主要元器件完成手动布局后，应采用元器件锁定的方法，使这些元器件不会在自动布局时移动。即执行Edit change命令或在元器件的Properties选中Locked就可以将其锁定不再移动。

普通元器件的放置

对于普通的元器件，如电阻、电容等，应从元器件的排列整齐、占用空间大小、布线的可通性和焊接的方便性等几个方面考虑，可采用自动布局的方式。

PCB布局的设计，先采用手工布局的方法优化调整部分元器件的位置，再结合自动布局完成PCB的整体设计。