PCB元件布局原則與實(shí)用小技巧

　　在電子設計中，項目原理圖設計完成編譯通過(guò)之后，就需要進(jìn)行PCB的設計。PCB設計首先在確定了板形尺寸，疊層設計，整體的分區構想之后，就需要進(jìn)行設計的第一步：元件布局。即將各元件擺放在它合適的位置。而布局是一個(gè)至關(guān)重要的環(huán)節。布局結果的優(yōu)劣直接影響到布線(xiàn)的效果，從而影響到整個(gè)設計功能。因此，合理有效的布局是PCB設計成功的第一步。

　　PCB布局前按照整個(gè)功能按模塊對電路進(jìn)行分區。 區域規劃時(shí)依照功能對模擬部分和數字部分隔離，高頻電路與低頻電路隔離。分區完成之后考慮每個(gè)區域內的關(guān)鍵元件，將區域內其他元件以關(guān)鍵元件為重點(diǎn)放置到合適的位置。當放置元件時(shí)，同時(shí)考慮子系統電路之間的內部電路走線(xiàn)，特別是時(shí)序及振蕩電路。為了去除電磁干擾的潛在問(wèn)題，應系統地檢查元件放置與布局，以方便走線(xiàn)，降低電磁干擾，滿(mǎn)足功能的前提下盡量做到美觀(guān)。

　　常見(jiàn)的PCB布局方面的問(wèn)題和困惑

　　一個(gè)產(chǎn)品的成功與否，一方面要求功能質(zhì)量良好，另一方面要求美觀(guān)，要像向雕琢一件工藝品一樣布局您的電路板。在PCB元件布局方面經(jīng)常會(huì )有這些疑問(wèn)和困擾。

　　PCB板形與整機是否匹配?元器件之間是間距是否合理，有無(wú)水平上或高度上的沖突?

　　PCB是否需要拼版，是否要預留工藝邊，是否預留安裝孔，如何排列定位孔?

　　如何考慮阻抗控制，信號完整性，電源信號穩定，電源模塊散熱?

　　需要經(jīng)常更換的元件是否方便替換，可調元件是否方便調節?

　　熱敏元件與發(fā)熱元件之間是否考慮距離?

　　整板EMC性能，如何布局能有效增強抗干擾能力?  

　　優(yōu)秀的PCB元件布局原則

　　首先劃分區域。根據電路的功能單元，對電路的全部元器件進(jìn)行整體考慮，將各個(gè)功能電路單元按照模塊劃分大體區域，使布局適合信號流通，并盡量保持方向一致。

　　如上圖所示，大體的功能模塊比如電源部分，核心控制部分，信號輸入處理部分，信號輸出處理部分，接插件部分，人機交互部分等等。按照電路板的實(shí)際功能需要進(jìn)行模塊區域的劃分。一般的原則是電源部分集中布局在板邊，核心控制部分在板中間，信號輸入部分位于核心控制部分的左邊，而信號輸出部分位于核心控制部分右邊。接插件部分盡量布置在板邊，人機交互部分要考慮到人機工程的要求進(jìn)行合理布局。在保證電氣性能的前提下，各功能模塊的元件應放置在柵格上且相互平行或垂直排列，以求整齊、美觀(guān)。

　　然后以每個(gè)功能模塊電路的核心元件為中心，圍繞這個(gè)中心來(lái)進(jìn)行布局。元器件應均勻、整體、緊湊的排列在PCB上，盡量減少和縮短各元器件之間的引線(xiàn)和連接以方便布線(xiàn)并減少電磁干擾。在PCB中，特殊的元件比如電源器 件、可調器件、發(fā)熱及熱敏感器件、高頻部分的關(guān)鍵元件、核心芯片、易受干擾的元件、體積或重量大的器件、帶高壓器件，以及一些異性元件，這些特殊元件的位置需要仔細分析，布局要合乎電路功能的要求及生產(chǎn)的需求。不合適的布局可能產(chǎn)生電路兼容問(wèn)題、信號完整性問(wèn)題，從而導致PCB設計的失敗。特殊元器件的位置在布局時(shí)一般要遵守以下原則：

　　DC/DC 變換器、開(kāi)關(guān)元件和整流器應盡可能靠近變壓器放置，整流二極管盡可能靠近調壓元件和濾波電容器。以減小其線(xiàn)路長(cháng)度。

　　電磁干擾(EMI)濾波器要盡可能靠近 EMI 源。盡可能縮短高頻元器件之間的連接，設法減少他們的分布參數及和相互間的電磁干擾。易受干擾的元器件不能相互離的太近，輸入和輸出應盡量遠離。

　　對于電位器、可調電感線(xiàn)圈、可變電容器、微動(dòng)開(kāi)關(guān)等可調元器件的布局應考慮整塊扳子的結構要求，一些經(jīng)常用到的開(kāi)關(guān)，在結構允許的情況下，應放置到手容易接觸到的地方。元器件的布局到均衡，疏密有度。

　　發(fā)熱元件應該布置在 PCB 的邊緣，以利散熱。如果 PCB 為垂直安裝，發(fā)熱元件應 該布置在 PCB 的上方。熱敏元件應遠離發(fā)熱元件。

　　在電源布局時(shí)，盡量讓器件布局方便電源線(xiàn)布線(xiàn)走向。布局時(shí)需要考慮減小輸入電源回路的面積。滿(mǎn)足流通的情況下，避免輸入電源線(xiàn)滿(mǎn)板跑，回路圈起來(lái)的面積過(guò)大。電源線(xiàn)與地線(xiàn)的位置良好配合，可降低電磁干擾的影響。如果電源線(xiàn)和地線(xiàn)配合不當，會(huì )出現很多環(huán)路，并可能產(chǎn)生噪聲。

　　高、低頻電路由于頻率不同，其干擾以及抑制干擾的方法也不相同。所以在元件布局時(shí)，應將數字電路、模擬電路以及電源電路按模塊分開(kāi)布局。將高頻電路與低頻電路有效隔離，或者分成小的子電路模塊板，之間用接插件連接。

　　此外，布局中還應特別注意強、弱信號的器件分布及信號傳輸方向路徑等問(wèn)題。 為將干擾減輕到最小程度，模擬電路部分和數字電路部分分隔開(kāi)之后，保持高、中、低速邏輯電路在 PCB 上也要用不同區域，PCB 板按頻率和電流開(kāi)關(guān)特性分區。 噪聲元件與非噪聲元件要距離遠一些。熱敏元件與發(fā)熱元件距離遠一些。低電平信號通道遠離高電平信號通道和無(wú)濾波的電源線(xiàn)。將低電平的模擬電路和數字電路分開(kāi)，避免模擬電路、數字電路和電源公共回線(xiàn)產(chǎn)生公共阻抗耦合。

　　元件布局小技巧推薦

　　切換PCB元件放置中各種柵格(Grid)的應用;

　　元件對齊工具的應用。各種方式智能化對齊排列方式，幫你輕松定位;

　　元件智能擺放，高亮提示，元件交換(Smart placement);

　　全局批量編輯修改元件和各種對象的屬性，讓你的更改更為便捷;

　　3D智能化實(shí)時(shí)顯示，檢測PCB板內元件以及板外整機的匹配性