PCB就好比電子電路的骨架和神經(jīng)脈絡，在電子工程項目中起著舉足輕重的作用，但很多人對PCB設計并不了解或了解不夠。

我在大學那時候，就對電路板設計、硬件電路設計特別感興趣，也學得比較認真。當時覺得畢業(yè)后能找到一份坐在辦公室進行計算機繪圖的工作是多么好。畢業(yè)后，也如愿進入了東莞一家汽車電子公司，從事電子研發(fā)的工作，包括制作BOM表、樣機調(diào)試和PCB繪圖工作。當時2002年畢業(yè)時，還沒有PCB工程師這個工種，基本上就是什么事情都要會一點，包括原理圖繪制、器件選型、PCB繪圖、樣板焊接、調(diào)試、BOM制作、作業(yè)指導書等，也從此走上了電子研發(fā)這條路。

01

原理圖

盡管優(yōu)良的原理圖不能保證好的布線，但是好的布線開始于優(yōu)良的原理圖。在繪制原理圖時要深思熟慮，并且必須考慮整個電路的信號流向。如果在原理圖中從左到右具有正常穩(wěn)定的信號流，那么在PCB上也應具有同樣好的信號流。在原理圖上盡可能多給出有用的信息。

因為有時候電路設計工程師不在，客戶會要求我們幫助解決電路的問題，從事此工作的設計師、技術(shù)員和工程師都會非常感激，也包括我們。除了普通的參考標識符、功耗和誤差容限外，原理圖中還應該給出哪些信息呢?下面給出一些建議，可以將普通的原理圖變成一流的原理圖。加入波形、有關(guān)外殼的機械信息、印制線長度、空白區(qū);標明哪些元件需要置于PCB上面;給出調(diào)整信息、元件取值范圍、散熱信息、控制阻抗印制線、注釋、扼要的電路動作描述……(以及其它)。

02

誰都別信

如果不是你自己設計布線，一定要留出充裕的時間仔細檢查布線人的設計。在這點上很小的預防抵得上一百倍的補救。不要指望布線的人能理解你的想法。在布線設計過程的初期你的意見和指導是最重要的。你能提供的信息越多，并且整個布線過程中你介入的越多，結(jié)果得到的PCB就會越好。給布線設計工程師設置一個暫定的完成點——按照你想要的布線進展報告快速檢查。這種“閉合環(huán)路”方法可以防止布線誤入歧途，從而將返工的可能性降至最低。

需要給布線工程師的指示包括：電路功能的簡短描述，標明輸入和輸出位置的PCB略圖，PCB層疊信息(例如，板子有多厚，有多少層，各信號層和接地平面的詳細信息——功耗、地線、模擬信號、數(shù)字信號和RF信號);各層需要那些信號;要求重要元件的放置位置;旁路元件的確切位置;哪些印制線很重要;哪些線路需要控制阻抗印制線;哪些線路需要匹配長度;元件的尺寸;哪些印制線需要彼此遠離(或靠近);哪些線路需要彼此遠離(或靠近);哪些元器件需要彼此遠離(或靠近);哪些元器件要放在PCB的上面，哪些放在下面。永遠不要抱怨需要給別人的信息太多——太少嗎?是;太多嗎?不。

分享一條學習經(jīng)驗：大約10年前，我設計一塊多層的表面貼電路板——板子的兩面都有元件。用很多螺釘將板子固定在一個鍍金的鋁制外殼中(因為有很嚴格的防震指標)。提供偏置饋通的引腳穿過板子。該引腳是通過焊接線連接到PCB上的。

這是一個很復雜的裝置。板子上的一些元件是用于測試設定(SAT)的。但是我已經(jīng)明確規(guī)定了這些元件的位置。你能猜出這些元件都安裝在什么地方嗎?對了，在板子的下面。當產(chǎn)品工程師和技術(shù)員不得不將整個裝置拆開，完成設定后再將它們重新組裝的時候，顯得很不高興。從那以后我再也沒有犯過這種錯誤了。

03

位置

正像在PCB中，位置決定一切。將一個電路放在PCB上的什么位置，將其具體的電路元件安裝在什么位置，以及其相鄰的其它電路是什么，這一切都非常重要。

通常，輸入、輸出和電源的位置是預先確定好的，但是它們之間的電路就需要“發(fā)揮各自的創(chuàng)造性”了。這就是為什么注意布線細節(jié)將產(chǎn)生巨大回報的原因。從關(guān)鍵元件的位置入手，根據(jù)具體電路和整個PCB來考慮。從一開始就規(guī)定關(guān)鍵元件的位置以及信號的路徑有助于確保設計達到預期的工作目標。一次就得到正確的設計可以降低成本和壓力——也就縮短了開發(fā)周期。

另外，說點有意思的，PCB板上那些“特殊焊盤“

第一個，淚滴焊盤

淚滴是焊盤與導線或者是導線與導孔之間的滴裝連接過度，設置淚滴的目的是在電路板受到巨大外力的沖撞時，避免導線與焊盤或者導線與導孔的接觸點斷開，另外，設置淚滴也可使PCB電路板顯得更加美觀。

teardrop的作用是避免信號線寬突然變小而造成反射，可使走線與元件焊盤之間的連接趨于平穩(wěn)過渡化，解決了焊盤與走線之間的連接容易斷裂的問題。

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1、焊接上，可以保護焊盤，避免多次焊接是焊盤的脫落

2、加強連接的可靠性(生產(chǎn)是可以避免蝕刻不均，過孔偏位出現(xiàn)的裂縫等)

3、平滑阻抗，減少阻抗的急劇跳變

在電路板設計中，為了讓焊盤更堅固，防止機械制板時焊盤與導線之間斷開，常在焊盤和導線之間用銅膜布置一個過渡區(qū)，形狀像淚滴，故常稱做補淚滴( Teardrops )

第二個，放電齒

此物被稱之為放電齒、放電間隙或者火花間隙。采用放電間隙(Sparkgaps )放電間隙是一對指向彼此相對的銳角的三角形，指尖相距最大10mil?最小6mil?。一個三角形接地，另一個接到信號線。此三角形不是一種元件，而是由在PCB?布線過程中使用銅箔層作出來的。這些三角形需設置在PCB?板的頂層(componentside )，且不能被防焊涂料所籠蓋。

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1、在開關(guān)電源浪涌測試或者ESD測試時共模電感兩端將產(chǎn)生高壓，出現(xiàn)飛弧。若與周圍器件間距較近，可能使周圍器件損壞。因此可在其上并聯(lián)一個放電管或壓敏電阻限制其電壓，從而起到滅弧的作用。放置防雷器件效果很好但是成本比較高。

2、另一種辦法是在PCB設計時，在共模電感兩端加入放電齒，使得電感通過兩放電尖端放電，避免通過其他路徑放電，從而使得對周圍和后級器件的影響減到最小。

放電間隙不需要另外的成本，在畫pcb板時畫上去就可以了，但是需要特別留意的是此種形式的放電間隙為空氣形式的放電間隙，只能在偶有ESD?產(chǎn)生的環(huán)境中使用。若在經(jīng)常有ESD?發(fā)生的場合中使用，則放電間隙間會因為常常的放電而在兩個三角點上產(chǎn)生積碳，并終極在放電間隙上造成短路，并造成信號線的永久對地短路，從而造成系統(tǒng)的故障。

其實，PCB設計的樂趣有很多，只有去實踐，才會有深刻體會。看到這篇文章，如果朋友們對PCB設計有任何感觸，可以在評論下方留言一起交流。

編輯：黃飛

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