PCB设计流程学习笔记

    一般PCB设计流程如下：前期准备->PCB结构设计->PCB布局->布线->布线优化和丝印->网络和DRC检查和结构检查->制版。

第一：前期准备。这包括准备元件库和原理图。“工欲善其事，必先利其器”，要做出一块好的板子，除了要设计好原理之外，还要画得好。在进行PCB设计之前，首先要准备好原理图SCH的元件库和PCB的元件库。元件库可以用peotel自带的库，但一般情况下很难找到合适的，最好是自己根据所选器件的标准尺寸资料自己做元件库。原则上先做PCB的元件库，再做SCH的元件库。PCB的元件库要求较高，它直接影响板子的安装；SCH的元件库要求相对比较松，只要注意定义好管脚属性和与PCB元件的对应关系就行。PS：注意标准库中的隐藏管脚。之后就是原理图的设计，做好后就准备开始做PCB设计了。 

第二：PCB结构设计。这一步根据已经确定的电路板尺寸和各项机械定位，在PCB设计环境下绘制PCB板面，并按定位要求放置所需的接插件、按键/开关、螺丝孔、装配孔等等。并充分考虑和确定布线区域和非布线区域（如螺丝孔周围多大范围属于非布线区域）。

第三：PCB布局。布局就是在板子上放器件。这时如果前面讲到的准备工作都做好的话，就可以在原理图上生成网络表（Design->Create Netlist），之后在PCB图上导入网络表（Design->Load Nets）。就看见器件哗啦啦的全堆上去了，各管脚之间还有飞线提示连接。然后就可以对器件布局了。第四：布线。布线是整个PCB设计中最重要的工序。将直接影响着PCB板的性能好坏。在PCB的设计过程中，布线一般有这么三种境界的划分：首先是布通，这时PCB设计时的最基本的要求。如果线路都没布通，搞得到处是飞线，那将是一块不合格的板子，可以说还没入门。其次是电器性能的满足。这是衡量一块印刷电路板是否合格的标准。这是在布通之后，认真调整布线，使其能达到最佳的电器性能。接着是美观。假如你的布线布通了，也没有什么影响电器性能的地方，但是一眼看过去杂乱无章的，加上五彩缤纷、花花绿绿的，那就算你的电器性能怎么好，在别人眼里还是垃圾一块。这样给测试和维修带来极大的不便。布线要整齐划一，不能纵横交错毫无章法。这些都要在保证电器性能和满足其他个别要求的情况下实现，否则就是舍本逐末了。

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 1、那些PCB抄板产品可以抄，那些PCB抄板产品不可以抄? 

　答： 在PCB抄板之前一定需要专业人事对要抄的板进行评估，主要看板是什么用途，功能在抄之前需要确认是否有IC采购不到，是否有IC需要解密，IC目前可否解密，一般DSP，CPLD等大规模集成电路解密相对困难，或价格都比较高，还需要确认要抄的是否是高精度的仪表类或是该产品出厂都需要逐个调整的产品。 

2、为什么抄的的价格有的贵有的便宜?

答： 现在抄板公司比较多，但是有的价格低一般都是抄板中所用的元件并没有建库放置而是用元素放置，这样放置元素所抄的板不可以修改和创建网络表进行二次开发设计，其次现在有许多个人在做抄板，在质量没有保证的情况下价格比专业抄板公司价格自然会低，但是这样抄出来的板质量是没有保障的。 

3、如何保证抄板文件100%正确? 

答： 一般在抄板中有可能出问题的地方是破解 PCB 板和检查，我们有自己的一套完善的工序，确保图片的清晰度。做出文件后的一系列检查方式，都是由专业的人员来完成的，这样大大确保了文件的准确性，在文件制作完成后我们可以提供给客户各层清晰图片文件，这样可使抄板公司或个人也可以自行确认检查。 

4、PCB 反绘的原理图能和原板达到 100% 一致吗? 

　答： 因绘制作原理图是依据 PCB 文件网络来画的，而并非是用万用表测量绘制的，绘制完后在和原 PCB 文件的网络进行比对，所以连接关系可以保证 100% 一直，一些资料不好找的 IC 三级管等我们并没有给出他的正确引脚定义，而是在 PCB 中用 1 。 2 。 3 脚这样来定义，因此 PCB 中所对应的管脚连接关系绝对正确。 

5、目前，网络上做抄板的公司很多，但具体因该如何筛选呢？答： 这个问题没有唯一的答案，从可靠性，成功率，抄板价格和抄板周期等不同的角度来看，结果可能不一样，但总的来讲还是有以下几条可以遵循： 

  ⒈由于抄板需要预付一定数额的定金，而目前在网络上做广告的很多所谓 “ 公司 ” 实际上仅是个人经营，所以第一步得找一家正规的抄板公司，例如一定要有营业执照和公司开户银行帐户等，这也是预付定金最基本的保证。  

  ⒉要找PCB抄板可靠性和成功率都有保证，抄板速度快的专业抄板公司。以确保PCB抄板项目能够准确按时完成，但是考虑到大多抄板公司，都会告诉客户成功率为 100% ，所以，客户就只能够根据所掌握的专业知识来判别了。 

6、抄板如何收费，操作流程如何? 

答：需要客户提供产品的图片文件，我们将给出准确的时间和价格，并对此产品测试评估确认是否可以完成，之后给客户报价，需预付 30% 的定金，文件制作完成后我们将提供给客户一个演示板的文件，收到余款后交付最后文件。 

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    电路原理图的设计主要是利用protel98或protel99se的原理图设计系统(Advanc甜sehematic-)来绘制一张电路原理图，它是整个电路设计的基础。在这一过程中，要充分利用Protel 98所提供的各种绘图工具和各种编辑功能。其设计流程如下所示。

1．启动。Protel 98电路原理图编辑器

   单击Windows任务栏的“开始”图标，在“程序”菜单中选择Protel 98命令，便启动了Potel 98。抄板公司

2．设置电路图纸尺寸以及版面

   用户可以设置图纸的尺寸、方向、网格大小以及标题栏等。抄板公司

3．在图纸上放置设计需要的元器件

   用户根据实际电路的需要，从元器件库里取出所需元器件放置到工作平面上，并对元器件的位置进行调整、修改。抄板公司

4．对所放置的元器件进行布局布线

   将工作平面上的器件用有电气意义的导线、符号连接起来，构成一个完整的电路原理图。

5．对布局布线后的元器件进行调整

   为了保证原理图的美观和正确，就需要对元件位置进行重新调整。导线位置进行删除、移动、更改图形尺寸、属性及排列等。抄板公司

6．保存文档并打印输出

   将设计的电路原理图进行存盘或通过打印机打印出来。抄板公司

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     PCB抄板就是通过技术手段将pcb电路板进行复制,很多人对PCB抄板不了解，其实PCB抄板的难度不是一般人能掌握的，也算是高精尖技术。PCB抄板并不全是做盗版使用的，也有很大一部分是为了开发自己的功能才需要使用反向研究。

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     我们可以做个假设，mp3研究需要2年，我们看到后也开始研究需要2年（其实这种跟随性的研究需要的时间更长）那么也就是说这2年间我们只能卖国外的mp3，我们自己的mp3晚了国外4年时间而且这2年中国外mp3的市场占有率和品牌效应不是简单的时间和金钱能够换回的了，但是如果采用反向研究，我们可以很快的跟上，为了避免盗版我们可以给mp3加上新的功能如收音机等其他功能，这样我们就能在很短的时间内跟国外的一些垄断产品一起竞争了，所以PCB抄板、PCB设计、SMT加工、IC解密、样机制作并不是那么的邪恶，只是有很多人把他们用在了非法的途径。

     PCB抄板的步骤和质量也是要求非常高的，绝不是简简单单的就能完成的。

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在PCB设计中节省制造成本的方法，有许多因素必须要列入考量：

    板子的大小自然是个重点。板子越小成本就越低。部份的PCB尺寸已经成为标准，只要照着尺寸作那么成本就自然会下降。CustomPCB网站上有一些关于标准尺寸的信息。 

使用SMT会比THT来得省钱，因为PCB上的零件会更密集（也会比较小）。 

    另一方面，如果板子上的零件很密集，那么布线也必须更细，使用的设备也相对的要更高阶。同时使用的材质也要更高级，在导线设计上也必须要更小心，以免造成耗电等会对电路造成影响的问题。这些问题带来的成本，可比缩小PCB尺寸所节省的还要多。 

    层数越多成本越高，不过层数少的PCB通常会造成大小的增加。 

    钻孔需要时间，所以导孔越少越好。 

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    埋孔比贯穿所有层的导孔要贵。因为埋孔必须要在接合前就先钻好洞。 

    板子上孔的大小是依照零件接脚的直径来决定。如果板子上有不同类型接脚的零件，那么因为机器不能使用同一个钻头钻所有的洞，相对的比较耗时间，也代表制造成本相对提升。 

    使用飞针式探测方式的电子测试，通常比光学方式贵。一般来说光学测试已经足够保证PCB上没有任何错误。 

    总而言之，厂商在设备上下的工夫也是越来越复杂了。了解PCB的制造过程是很有用的，因为当我们在比较主机板时，相同效能的板子成本可能不同，稳定性也各异，这也让我们得以比较各厂商的能力。 

    好的工程师可以光看主机板设计，就知道设计品质的好坏。您也许自认没那么强，不过下次您拿到主机板或是显示卡时，不妨先鉴赏一下PCB设计之美吧!

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PCB设计经典问答100例(1-10)

1、如何选择 PCB 板材？

选择 PCB 板材必须在满足设计需求和可量产性及成本中间取得平衡点。设计需求包含电气和机构这两部分。通常在设计非常高速的 PCB 板子(大于 GHz 的频率)时这材质问题会比较重要。例如，现在常用的 FR-4 材质，在几个GHz 的频率时的介质损耗(dielectric loss)会对信号衰减有很大的影响，可能就不合用。就电气而言，要注意介电常数(dielectric constant)和介质损在所设计的频率是否合用。

2、如何避免高频干扰？

避免高频干扰的基本思路是尽量降低高频信号电磁场的干扰，也就是所谓的串扰(Crosstalk)。可用拉大高速信号和模拟信号之间的距离，或加 ground guard/shunt traces 在模拟信号旁边。还要注意数字地对模拟地的噪声干扰。

3、在高速设计中，如何解决信号的完整性问题？

信号完整性基本上是阻抗匹配的问题。而影响阻抗匹配的因素有信号源的架构和输出阻抗(output impedance)，走线的特性阻抗，负载端的特性，走线的拓朴(topology)架构等。解决的方式是靠端接(termination)与调整走线的拓朴。

4、差分布线方式是如何实现的？

差分对的布线有两点要注意，一是两条线的长度要尽量一样长，另一是两线的间距(此间距由差分阻抗决定)要一直保持不变，也就是要保持平行。平行的方式有两种，一为两条线走在同一走线层(side-by-side)，一为两条线走在上下相邻两层(over-under)。一般以前者 side-by-side(并排, 并肩) 实现的方式较多。

5、对于只有一个输出端的时钟信号线，如何实现差分布线？

要用差分布线一定是信号源和接收端也都是差分信号才有意义。所以对只有一个输出端的时钟信号是无法使用差分布线的。

6、接收端差分线对之间可否加一匹配电阻？

接收端差分线对间的匹配电阻通常会加, 其值应等于差分阻抗的值。这样信号品质会好些。

7、为何差分对的布线要靠近且平行？

对差分对的布线方式应该要适当的靠近且平行。所谓适当的靠近是因为这间距会影响到差分阻抗(differential impedance)的值, 此值是设计差分对的重要参数。需要平行也是因为要保持差分阻抗的一致性。若两线忽远忽近, 差分阻抗就会不一致, 就会影响信号完整性(signal integrity)及时间延迟(timing delay)。

8、如何处理实际布线中的一些理论冲突的问题

基本上, 将模/数地分割隔离是对的。 要注意的是信号走线尽量不要跨过有分割的地方(moat), 还有不要让电源和信号的回流电流路径(returning current path)变太大。

晶振是模拟的正反馈振荡电路, 要有稳定的振荡信号, 必须满足loop gain 与 phase 的规范, 而这模拟信号的振荡规范很容易受到干扰, 即使加 ground guard traces 可能也无法完全隔离干扰。 而且离的太远,地平面上的噪声也会影响正反馈振荡电路。 所以, 一定要将晶振和芯片的距离进可能靠近。

确实高速布线与 EMI 的要求有很多冲突。但基本原则是因 EMI 所加的电阻电容或 ferrite bead, 不能造成信号的一些电气特性不符合规范。 所以, 最好先用安排走线和 PCB 叠层的技巧来解决或减少 EMI的问题, 如高速信号走内层。 最后才用电阻电容或 ferrite bead 的方式, 以降低对信号的伤害。

9、如何解决高速信号的手工布线和自动布线之间的矛盾？

现在较强的布线软件的自动布线器大部分都有设定约束条件来控制绕线方式及过孔数目。各家 EDA公司的绕线引擎能力和约束条件的设定项目有时相差甚远。 例如, 是否有足够的约束条件控制蛇行线(serpentine)蜿蜒的方式, 能否控制差分对的走线间距等。 这会影响到自动布线出来的走线方式是否能符合设计者的想法。 另外, 手动调整布线的难易也与绕线引擎的能力有绝对的关系。 例如, 走线的推挤能力,过孔的推挤能力, 甚至走线对敷铜的推挤能力等等。 所以, 选择一个绕线引擎能力强的布线器, 才是解决之道。

10、关于 test coupon。

test coupon 是用来以 TDR (Time Domain Reflectometer) 测量所生产的 PCB 板的特性阻抗是否满足设计需求。 一般要控制的阻抗有单根线和差分对两种情况。 所以， test coupon 上的走线线宽和线距(有差分对时)要与所要控制的线一样。 最重要的是测量时接地点的位置。 为了减少接地引线(ground lead)的电感值， TDR 探棒(probe)接地的地方通常非常接近量信号的地方(probe tip)， 所以， test coupon 上量测信号的点跟接地点的距离和方式要符合所用的探棒。

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