创建真正的电子电路的最有趣部分之一是（在我看来）设计印刷电路板或PCB布局，以及工程中的任何东西，都有PCB布局设计最佳实践。

在这一点上，我们的抽象电路原理图由符号和线，成为一个真正的电路，可以制造，组装和使用。

PCB布局设计需要一些额外的技能，如视觉空间智能，这些智能不是“传统上”的标准计算/数学/电子原型的一部分，通常更具抽象/分析号定向。这些技能通常在建筑师和机械工程师的灯光中找到。

这使得PCB布局设计成为一种艺术/科学贸易，在这里，工程/理性决策被采取，以最大化和有利于电路的功能。然而，由于没有“方程”或“公式”，如果你把一个电路给10个不同的PCB设计者，你会得到10个不同的PCB。

本文的目的是教授读者不同的指导原则，可以提高他/她的PCB布局设计的电气，机械和热性能。

在文章的最后，将对印刷电路板进行审查太阳能手机充电器和Powerbank因此，读者可以可视化如何应用先前提到的PCB布局设计最佳实践。

了解更多信息PCB Technolgy.您可以查看此以前的访客文章。

PCB布局设计最佳实践I:机械方面的考虑

PCB是一种机电组件，当与产品的其余部分组装在一起时需要特殊考虑因素。

与产品外壳的兼容性

除非您正在设计一个开发板，需要向外部世界显示其部件，否则您的PCB将被固定在一个外壳上。当设计PCB Layout时，这个附件将有一些空间和功能限制需要解决。

大小

最明显而重要的约束，PCB的大小。PCB布局工程师需要与机箱设计人员一起工作，并在长度和宽度方面同意PCB尺寸。

PCB不能太小，否则，组件不适合，或者电路板可以过热，而另一方面，产品可能需要小且便携，因此它不能大而粗糙。

洞

除非外壳有一些特别设计的腔，PCB将适合，PCB将通常通过螺丝和垫圈固定在外壳上。无论是从对峙或直接连接到外壳。

井眼位置也需要双方同意。它们通常会被隔开或靠近电路板的沉重部分，这些部分可能会因过度的机械应力而断裂(想想大电容器和变压器)。孔周围还需要一些空间来安装垫圈，因此你通常不会将组件放置在它附近。

连接器的位置

要正确确定连接器位置，您需要很好地了解将放置设备的系统。例如，在汽车中，您可能希望两个连接器位于板的相对侧，因为汽车的布线已经这样做。

此外，作为避免电磁干扰的一般指导方针，连接器通常放置在板的同一边缘。

高度的组件

在设计PCB时，很容易忘记三维的高度，因为所有的PCB布局设计软件都是在二维上工作的，从顶部看。

一些组件，例如电解电容器和连接器具有相当大的高度。询问机箱设计器进行最大高度参数，因此您可以很清楚在选择和放置组件时未能达到此限制

组件的位置

从机械的角度来看，当涉及到放置组件时，有一些警示灯。

如果使用双面板，大多数组件，特别是较重的组件，必须放置在产品寿命的大部分时间相对顶部的一层上。这将减少元件焊点上的机械应力。

另一个重要因素正在避免在板边缘处置相对大的和重的部件。你从董事会中间走了更远，越来越容易弯曲。

如果您在边缘放置沉重的部件，这些将放大压力并弯曲板。而且，由于边缘是板最弯曲的地方，它也可以破坏组件的焊接接头。

热的考虑

和器件的其他部分一样，PCB也是温度变化的受害者。

自我加热

大部分在PCB上散发的热量将来自组件本身。

然而，一些热量也可能来自大小不合适的轨迹。PCB导线上的散热与电阻成正比，电阻是其尺寸和材料的函数。材料和厚度通常是一个固定的值(铜和1盎司)，因此我们要发挥宽度和长度。

作为一般规则，对于高当前网，应尽可能宽地提出迹线，以降低其阻力，作为指导，您可以使用下表：

PCB最大温度

这将取决于使用的PCB，但一般来说，PCB不应该有超过170摄氏度的热点。

要可视化此功能，您需要一个原型PCB和热敏摄像机或热仿真软件。

提高组件耗散

PCB主要由玻璃纤维和铜制成。铜是一种导热材料，它可以用作需要帮助散热的部件的散热器。

这可以通过在放置组件的同一层上浇筑铜或在下面添加一层铜，然后用大量的作为导热点的通道连接它来实现。

PCB布局设计最佳实践二:电气考虑

PCB的主要功能是电连接元件，使它们按预期工作。我们将探讨一些技术和考虑，以使设备达到其最佳的电气性能。

地平面和回流电流

在将多于几个部件放置在PCB上的应用中，接地平面可以大大提高电路的电性能。

地平面作为电路中所有元件的低阻抗电流返回路径，使布局更容易。它还可以作为一个全板散热器。

保持尽可能短的痕迹

短路线路的阻抗(电阻、电感和电容)较小。这对于高速信号尤为重要。

不要打破地面

地平面应尽可能保持无痕迹和无中断。当制动地平面时，相反层的信号的返回电流路径改变，这可能导致EMI问题，特别是高速信号。

有效绕过

旁路电容用于保持稳定的电源电压，而不会对数字或高速信号集成电路产生波动或下降。这些通常是1nF-100nF低ESR陶瓷电容器。

为了使绕过有效，电容器必须尽可能接近地放置到IC引脚，电源迹线应首先到达电容焊盘，然后将其路由到IC。

迹线宽度，长度和角度

如上所述，迹线应尽可能宽(特别是对于高电流信号)和短长度(特别是对于高速信号)。

在角度方面，应该避免90度的轨迹，因为90度轨迹会导致高速信号的反射问题，而且有些PCB制造机器无法正确复制这种图案。

一般

通过通过PCB的不同层跟踪信号。

如果你有一个高电流信号通过一个通道从一个平面切换到另一个平面，为了降低轨道的阻抗，最好使用多个通道而不是一个。

微分信号

与彼此相对于彼此的反相极性完全相同的信号称为差分信号。这是一种用于降低可以通过通信路径辐射到它们的噪声和失真的技术。

使用差分信号传输数据的一种常见协议是带有D+和D-信号的USB。

为了最大限度地发挥差分对的优势，这些信号必须与从任何实心平面的相同长度和相同距离的轨迹路由在一起。这样做是为了使两个导电路径具有相同的阻抗。

隔离

您的电路是否具有需要彼此电隔离的不同用品或信号？如来自AC电源的电池？

如果是这种情况，那么你需要在轨道和部件之间从一边到另一边有最小的距离。

该最小距离是一侧和另一侧和污染程度之间的电压差的函数。

污染程度指潮湿，湿或尘埃如何是从一侧到另一侧的导电部之间的空间的因素。

下表由PTR.可用于确定导电表面之间的最小距离:

PCB布局设计最佳实践III:为制造考虑的设计

我们设计的PCB需要由有自身限制和要求的机器制造。

最低限度

这些是在PCB布局设计软件的“设计规则”检查中需要配置的参数。这样你就会确保你不会违反任何一个，避免将来浪费时间和金钱。

在Upverter中，你有一个完整的DRC配置页面:

追踪间隔

这被定义为两个轨道或垫子之间的最小距离。智能原型具有最小值0.15mm (6mil)

孔和通孔尺寸

孔和通孔也具有最小直径规格。对于智能原型，这是0.2mm。

此外，如果您正在使用可焊接焊盘创建自定义尺寸孔，则垫的直径应至少比孔直径更大1.8倍。

基准标记

基准标记是PCB上的视觉标记，作为PCB制造机器的参考点。这些并不总是必要的，例如，太阳能移动充电器和Powerbank，智能原型没有要求这些。

订购PCB时，如果需要基准标记，请询问PCB制造商。

丝网印刷

丝印是你有你的RefDes (C1, R7等)，标签，商标和其他任何你喜欢画的层。这种油墨只能在没有锡印的地方印刷。

当审查你的设计时，确保锡垫上没有丝印元素。

检查你的嘉宝

在向制造商提交PCB设计文件时，通常通过以格柏格式发送文件来完成。

当您从PCB Layout软件输出这些文件时，将它们可视化并与实际设计进行比较是一个好主意。有时翻译与屏幕上的不完全一样，然而，大多数时候差异是微不足道的。

您可以通过上传文件来检查您的格柏戈贝尔在线查看器从EasyEDA。

PCB布局设计最佳实践IV：可重复性和可测试性考虑的设计

如文章所述什么是可持续的电子产品？为了实现更可持续的产品，我们需要在设计时考虑到可修复性。此外，PCB需要一些基础设施，以便于测试它。

测试点

测试点只是一个从网中伸出来的锡垫，这样你就可以探测它并想象它的值。它们也可以用来检查生产线末端制造过程中组件的价值。

然而，测试点可以很容易地充当天线，辐射和/或使它们容易受到噪声的影响，因此应该做出一些判断。对于高速信号，如SPI，尤其如此。

对于原型设计，在最相关的网中具有测试点是有用的，这些是包括高速通信信号。

对于大批量生产或生产EMC测试样品，需要在每一网及电阻、电容等元件之间设置测试点。在这种情况下，测试点不应放置在高速网络中，以避免电磁干扰问题。

有用的注释

丝印层不仅适用于元件的RefDes。我喜欢在我的PCB布局上添加以下注释:

• 电气危险警告：如果您的设备连接到AC电源或HV电池，则必须放置电气危险符号和警告。如果您省略此步骤，您可能会严重伤害某人甚至被罚款。安全第一！
• 项目信息：项目，版本和日期的标题。如果您有不同的修订，这将有助于您识别PCB。
• 版权声明:如果你的项目不是开源的，最好小心谨慎。
• 可能失败的组件：这可以使设备更容易修复技术人员。
• 连接器和电路块的名称:这样任何人都可以快速地引用HW框图理解什么是什么。
• 商标:他们给设计一些风格和品牌。好最后润色!

其他人

PCB布局设计最佳实践设计评审

与一块代码或原理图一样，需要通过另一台工程师审查PCB布局。这是获得反馈和发现错误的好方法。

审美设计

你的PCB看起来漂亮又鼓舞人心吗?实现这一点的一种方法是让重复的方块看起来相同，避免组件以奇怪的角度放置，而不是垂直或水平。

无论如何，我猜我们都有自己的美丽概念。只需记住，功能总是是美学。

太阳能移动充电器和PowerBank PCB布局设计最佳实践

审查

机械的

与产品外壳的兼容性

大小

由于此处没有固定要求，除了它需要是便携式设备之外，它被视为对小太阳能电池板的尺寸的引用。

因此，决定PCB必须小于112 * 91mm。

PCB的尺寸为65 * 70mm

判断:好的

洞

没有重大的部件，使孔可以均匀分布。放置了两个孔，它们不在任何组件附近。也许USB-B输入旁边的额外孔将是有益的。

判断：好的，但可以得到改善

连接器

连接器按照HW框图放置。USB接口面向外部世界，而电池、内部太阳能和显示器将在外壳内。

因为板子很小，把所有连接器放在同一边缘上的电磁干扰指导原则可以轻轻地忽略。尽管如此，所有的电源连接器都在同一边。

判断:好的

组件的高度

省略按钮的最高组件是JST连接器，对其高度没有硬性要求。

判断:好的

组件的位置

所有组件都是放在顶层,然而,没有沉重的组件和董事会的位置会改变所有的时间与实际使用(把产品扔进包里或者口袋里,它可以在任何位置),不管太多从机械应力的观点。

此外，在板的边缘上没有任何组件

判断:好的

热的

自动加热

最多2A的电流流过电源轨道，必须使用这些轨道非常粗糙，但是，使用5V SMPS连接电池的一个具有长薄轨道：