电路板设计范文精选

信号完整性(SI)问题解决得越早，设计的效率就越高，从而可避免在电路板设计完成之后才增加端接器件。SI设计规划的工具和资源不少，本文探索信号完整性的核心议题以及解决SI问题的几种方法，在此忽略设计过程的技术细节。

1、SI问题的提出

随着IC输出开关速度的提高，不管信号周期如何，几乎所有设计都遇到了信号完整性问题。即使过去你没有遇到SI问题，但是随着电路工作频率的提高，今后一定会遇到信号完整性问题。

信号完整性问题主要指信号的过冲和阻尼振荡现象，它们主要是IC驱动幅度和跳变时间的函数。也就是说，即使布线拓扑结构没有变化，只要芯片速度变得足够快，现有设计也将处于临界状态或者停止工作。我们用两个实例来说明信号完整性设计是不可避免的。

实例之一︰在通信领域，前沿的电信公司正为语音和数据交换生产高速电路板(高于500MHz)，此时成本并不特别重要，因而可以尽量采用多层板。这样的电路板可以实现充分接地并容易构成电源回路，也可以根据需要采用大量离散的端接器件，但是设计必须正确，不能处于临界状态。

SI和EMC专家在布线之前要进行仿真和计算，然后，电路板设计就可以遵循一系列非常严格的设计规则，在有疑问的地方，可以增加端接器件，从而获得尽可能多的SI安全裕量。电路板实际工作过程中，总会出现一些问题，为此，通过采用可控阻抗端接线，可以避免出现SI问题。简而言之，超标准设计可以解决SI问题。

实例之二︰从成本上考虑，电路板通常限制在四层以内(里面两层分别是电源层和接地层)。这极大限制了阻抗控制的作用。此外，布线层少将加剧串扰，同时信号线间距还必须最小以布放更多的印制线。另一方面，设计工程师必须采用最新和最好的CPU、内存和视频总线设计，这些设计就必须考虑SI问题。

关于布线、拓扑结构和端接方式，工程师通常可以从CPU制造商那里获得大量建议，然而，这些设计指南还有必要与制造过程结合起来。在很大程度上，电路板设计师的工作比电信设计师的工作要困难，因为增加阻抗控制和端接器件的空间很小。此时要充分研究并解决那些不完整的信号，同时确保产品的设计期限。

射频电路（RF）由于不确定的因素很多，被称作黑色艺术（black art），然而，通过经过实践摸索，我们会发现其也是有章可循，以下将就自己多年工作实践及前人经验，围绕这些方面对射频电路的电路板设计展开讨论：布局、阻抗、叠层、设计注意事项、包边、电源处理，表面处理。

1 关于布局

RF电路布局的原则是RF信号尽量短，且输入远离输出，RF线路最好呈一字排布，其次可以L型排布，也可呈大于90度的钝角（如135度角）排布，还有U型布局，主要取决空间和走线需要，U型布局是条件实在受限时使用，并控制两条平行线间距离至少要2mm。滤波器等高敏感器件需要加金属屏蔽罩，微带线进出屏蔽罩的地方要开槽。RF区域和其他区域（如稳压块区域，数控区域）要分开布局；高功率放大器、低噪音放大器、频率综合器等都需要分开布局，且要用挡墙将它们隔离开来。

2 关于阻抗

与阻抗相关的因素有线宽，介质板厚度，介质板介电常数，铜皮厚度等。射频中经常是用50欧姆作为阻抗匹配的标准，射频介质板选材通常用罗杰斯系列板材，如罗杰斯4350材质的板材，假设我们选择0.254mm厚度的，那么根据仿真，线宽0.55mm，铜皮厚度选择0.5OZ，此时可以控制阻抗为50欧姆。对于其他型号，其他厚度的板材可根据其介电常数及厚度进行仿真，推荐大家使用Polar SI8000阻抗计算工具进行计算，简单便捷。

3 关于层叠结构

RF板顶层一般摆放器件和走微带线，第二层要大面积铺地网络铜皮，底层也要是完整地平面铺铜直接接触腔体平面，中间层走信号线，如果线路复杂，中间需要多层信号线层，那么相邻的信号线层间应添加地平面，且两个信号线层应该垂直走线，即一层线路以横向为主，另外一层以纵向为主，射频电路板由于不能使用非地网络通孔，所以除了地孔外其他网络要使用盲孔设计，如果八层板，为了有效利用叠层，第七层最好为信号线层，这样就会出现大量1到7盲孔，在实际加工中，这样的盲孔设计会造成电路板严重翘曲，解决的办法是使用背钻，即将盲孔按照通孔制作，然后从底部向上控深掏掉此金属化孔的孔铜至第七八层之间，不要掏到第七层，为了性能更加稳定，排除不确定性，可将掏空部分用树脂填塞

4 关于电路板设计中注意事项

摘 要

随着电子技术的迅速发展，各类电子产品的种类和数量不断增多，功能也越来越齐全，印制电路板（PCB）的集成度也逐渐提高，凸显出了电磁兼容性的问题，要想让电子电路运行达到最佳效果，对电磁兼容设计进行深入考虑十分必要。本文基于上述背景，对PCB板的电磁兼容设计进行了研究，希望能为设计人员提供借鉴。

【关键词】印制电路板 电磁兼容 设计

电磁兼容是指电气系统、电子设备装置在预定的安全界限和电磁环境内，设计的性能工作水平不会因电磁感染而导致功能降级。即要求在同一电磁环境下，各种电路设备和电子系统均能顺利运行但又不相互干扰，保持良好的兼容状态。目前PCB板广泛应用于各类电子设备和系统的装配中，若设计不当，即使电路原理正确，也会对兼容的可靠性造成影响，因此对电磁兼容性进行设计，保证PCB板的稳定兼容是整个电路系统设计的核心环节。

1 PCB板板层设计与电磁兼容

1.1 选取合适的PCB板

PCB板可分为单面、双面和多层板：

（1）单面和双面多用于中低密度布线或低集成度的电路，出于制造成本的考虑，大部分民用电子设备均是采用单面或双面板。但这两种结构自身产生的电磁辐射较强，对外界的干扰极为敏感。

摘要：印制板电路是各类电子、通信设备的重要组成单元，特别在军用通信设备领域，由于电磁环境越来越复杂，各种电磁辐射会对一些敏感元件的参数产生一定的影响，严重的会造成电子设备的工作瘫痪。可见印制电路板的抗干扰性能的优劣尤其显得重要，所以电磁兼容性设计是印制电路板设计中的关键。

关键词：印制板；电磁辐射；电磁兼容

一、印制电路板的电磁环境分析

电磁辐射是由空间共同移动的电能量和磁能量所组成，而该能量是由电荷移动所产生，如正在发射讯号的射频天线所发出的移动电荷，便会产生电磁能量。从电磁频谱看，电磁辐射包括从极低频的电磁辐射至极高频的电磁辐射。两者之间还有无线电波、微波、红外线、可见光和紫外光等。例如高压线引起的电磁辐射可分为四个方面：即工频电场、工频磁场、电磁辐射干扰和地电位。在220千伏以下，工频电场的影响不太考虑，工频磁场的影响更小，主要是电磁辐射干扰(以电晕放电和间隙击穿为主)和地电位。这种现象出现对离电力线几十米的信息设备来说是致命的。如果电话等线路和高压线平行的话，电磁辐射干扰和噪声就会很大。电磁干扰可能造成的危害，如在数字系统与数据传输过程中数据的丢失；在设备、分系统或系统级正常工作的破坏；医疗电子设备的工作失常；自动化微处理器控制系统的工作失控；导航系统的工作失常；工业过程控制功能的失效等。

二、 印制电路板的电磁兼容性设计

所谓电磁兼容性设计是指在设计中考虑设备在各种电磁环境中能抵御空间存在的各种电磁能的辐射干扰和经电源线等连线引入的传导干扰，同时设备自身的电磁泄漏也不能干扰同环境中的其它设备。为了保证设备的电磁兼容性，在设计中应从下面几个方面考虑。

1、导线的布局

导线的布局是否合理对印制板电磁兼容性有较大影响。对于常用的双面印制板，在板的一面横向布线，另一面纵向布线，然后在交叉孔处用金属化孔相连。采用平行走线可以减少导线电感，但考虑到导线之间的互感和分布电容，布线时尽量避免长距离平行走线，并尽可能拉开线间距离，信号线与地线及电源线尽可能不交叉。在一些对干扰十分敏感的信号线之间设置一根接地印制线以抑制串扰，为避免高频信号通过印制导线时产生电磁辐射，在布线时应采用以下措施：①尽量减少印制导线的不连续性，印制导线宽度要均匀，导线拐角应大于90°，禁止环状走线。②由于时钟信号线最容易产生电磁辐射干扰，所以，走线时要与地线回路相靠近，不要长距离与信号线并行走线。③在印制板中布置高速、中速、低速逻辑电路时，应按照图1方式布线以排列器件。

摘要：本文主要分析印刷电路板（PCB）的电磁兼容问题，包括电磁干扰（EMI）的本质，辐射干扰及其抑制措施。并应用软件Protel 2004画出PCB图，通过Ansoft Designer得出PCB的电磁场近场分布图，分析局部场强过大的原因，优化PCB的布局和布线设计，仿真结果表明优化设计显著提高了PCB的电磁兼容性。

关键词：PCB 电磁兼容 Protel 2004 Ansoft Designer 电磁场仿真

中图分类号：TN41 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）09-0155-02

1 引言

电磁兼容（Electromagnetic Compatibility，EMC）是一门涉及通信、电子、计算机等方面的交叉学科，发展迅猛。主要研究在一定的空间、时间和频谱条件下，各个电子系统能共存且不引起性能降级的学科[1]。随着现代电路信号传输速度的不断增长，电子设备数量和类型越来越多，工作方式更加多样，频率范围逐步扩大，发射功率和接收灵敏度越来越高，更复杂的电磁环境对PCB质量提出了更加严格的EMC要求。传统的EMC分析方法效率低，周期长，费用多，难以满足要求。目前通常在电子产品设计初期，利用某些仿真软件分析产品EMC，有利于早期发现并解决EMC问题，提高产品开发效率和产品质量。

2 PCB设计中的电磁兼容问题

PCB中的电源模块引起的干扰主要是传导性的，在设计电源模块时，在电源线的关键地方需使用一些抗干扰元器件和屏蔽罩等；PCB中电源输入端口应该接上相应的上拉电阻和去耦电容。实践表明，影响EMC性能的主要因素是印刷电路板中的时钟电路，因为它的信号是周期性的方波，频谱是以基频整数倍展开的，分立的，频率越高能量越小。因此，电磁辐射的幅度和频率就是解决辐射EMC问题的关键。

PCB走线和输入输出口电缆是PCB上辐射的主要来源，特别是电缆辐射。原因是输入输出口电缆相当于一个效率很高的辐射天线。即使是传输频率很低信号的电缆上，也可能被PCB上的高频信号耦合产生很强的辐射干扰信号。辐射干扰主要包括共模干扰和差模干扰。同样，导线上传输的干扰电流也包括共模方式和差模方式。

文章将主要从高速电路的含义、现状出发，对理想传输线设计、非理想互联以及高速电路设计的三方面联系问题进行分析与探讨，拟定出相应的解决办法。

【关键词】高速电路 板级电路 电源完整性

现代电子产品为了应对市场的需求，在电路的设计及其应用板级电路上都有着显著的提高，但也正因为如此，致力于系统工作频率、芯片开关的速率的提高，导致产生了多种系统性的问题，严重影响了设计出来后产品的质量。因此文章在高速电路设计及其在板级电路中的最初，将例如电源系统完整性、SI、PI等问题提出，分析并拟定相关的解决办法。

1 高速电路的含义与现状

1.1 高速电路的含义

高速电路在含义上主要有两方面，分别是设计电路频率高与数字信号跳变快。⑴当数字逻辑电路的频率达到了50MHz以上时，且占到了整个系统的三分之一可称为高速电路；⑵当数字信号上升或下降的时间与信号周期相比的比率大于5%时，即可称为是高速电路。

1.2 高速电路的现状

当前的电子技术一般是应用在通用系统中，电子技术也随着时光的推移，一步步的向前迈进。92年的电子系统期间的工作频率只有40%是在30MHz以上，且体积大，管脚少；94年有50%的工作频率达到了50MHz，使用封装方式的器件开始大量的出现在市场上。在96年以后，大部分电子系统的工作频率已经达到了100MHz以上，且体积小与管脚数多。但也是因为高速发展的因素，电子系统设计在对体积改变的同时，电路在布局的时候，布线的密度就会增大，信号频率就在提高，信号边沿也呈现出不断变陡的状态。

摘要：本文通过基于Protel DXP 2004软件的多层电路板设计原理和流程的介绍，讲述多层电路板的设计基本理念，电磁兼容的设计原则，多层板内电层的分割方法，为电路板设计的学习者和设计者提供帮助。

关键词：PCB 多层电路板 Protel DXP 电路板设计 EMC

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1007-9416(2011)12-0066-02

继2002年Altium公司推出第七代Protel系列软件----Protel DXP后，该公司于2004年迅速推出Protel DXP的升级版本Protel DXP 2004。Protel DXP 2004为用户提供全面的设计解决方案，其改进的自动布线规则和算法提高了布线的成功率和准确率。目前，Protel DXP 2004成为电子电路人员首选的计算机辅助设计软件，是用户群最大，实际工程应用最广泛的版本。

本文结合作者对设计多层电路板的经验和体会，图文并茂的方式讲述多层电路板设计的基本思路和流程，力求注重设计要领和设计方法的介绍，并以四层板的设计为具体实例，在边讲述边操作中分析设计者的思路，帮助读者建立正确、清晰的多层电路板设计理念。

1、多层电路板设计基本流程

多层电路板的设计流程与普通的PCB板的设计步骤基本相同，不同之处是需要进行中间信号层的走线与内电层的分割，综合来看，多层电路板的设计基本分为以下几步（如图1所示）。本文先将这几个步骤做简单的介绍。

电路原理图的设计，主要目的之一是给PCB板的设计提供网络表，并为PCB板的设计做准备基础。

摘要: Protel 99SE作为电子线路CAD软件应用极其广泛,本文以一具体的555振荡器为例,介绍原理图制作流程和印制电路板制作流程,探讨制作电路板时的注意事项。

关键词: Protel 99SE印制电路板电路原理图基本流程

一、前言

随着计算机技术的飞速发展,各行各业无不在寻求计算机技术的支持,特别是电子信息制造业。利用计算机进行产品设计的CAD软件也日益丰富,使产品设计人员能够高效率地进行各自领域的产品分析和设计等工作。

利用EDA工具,可以使电子产品从电路设计、性能分析到IC版图或PCB版图设计的整个过程都在计算机上自动处理完成,从而减少手工设计中繁重劳动,并保证设计的规范。Protel 99SE则是EDA软件的杰出代表,该软件基于Windows平台的32位EDA设计系统,具有丰富多样的编辑功能、强大便捷的自动化设计能力、完善有效的检测工具等。下面笔者以一个具体的555振荡器的例子,系统地讨论如何应用Protel 99SE软件进行印制电路板的设计。

二、印制电路板(PCB)设计

印制电路板(PCB)设计主要包括电路原理图设计和PCB电路板设计两部分。

1.电路原理图设计的一般步骤

【摘要】 Protel DXP 2004 是印制电路板的重要设计工具。设计工作包括电路板规划、元器件选择、原理图绘制、布局和连线等。本文阐述了利用Protel DXP 2004软件设计印刷电路板的过程，总结了设计印制电路板中的一些方法和技巧。为初学者正确高效设计印刷电路板提供了一条有效的途径。

【关键词】 PROTEL DXP 2004 原理图 印制电路板 设计 制版

一、电路原理图的设计

原理图设计是整个PCB工程的开始，是PCB文档设计与最后制版的基础。一般设计程序首先要根据实物的大小，电路的难易复杂程度来确定设计图纸的大小，建立工作界面的尺寸；之后从软件提供的元器件库中提取所需要的元器件放置到工作界面中并在提取元器件的时一并设置好元器件的参数，例如编号、元件封装定义等。如果软件所提供的元器件库中没有需要的元器件型号规格，就需要加载元件库亦或自己根据实物的具体大小和规格建立元器件库。在这些都准备妥当后，根据Protel DXP2004 提供的界面，用指令连接各个元器件的电气连接点，并对整个电路进行完整性信号分析，以此来确保整个电路原理图正确无误。1、电路板布局与规划。电路板的布局与规划主要目的就是确定电路板的层次结构，根据电路的复杂程度确定电路板的层数，内部电源层、接地层，信号层，丝印层颜色等。通过执行菜单命令Design＼Board Layers，在打开的对话框中可以控制各层的显示和各层颜色属性的设置。Protel DXP 2004中的PCB生成向导可以快捷的生成电路板文件，在逐步的设置过程中，定义PCB板的外形、尺寸（选择公制单位＼英制单位），最后在PCB项目中将默认生成PCB设计文件。在绘制或修改电路时，需要单击工作窗口底部层标签，在禁止布线层上绘制一个封闭的多边形，大小根据实际印制电路板大小而定。2、元器件选择。元器件的选择要根据设计要求，Protel DXP 2004软件之中的常用软件和连接插件都分布在两个常用的软件安装目录中：Library之下Miscellaneous Device Intlib和Miscellaneous Connectors Intlib两个元件库中。其他的元件按照元器件生产厂商进行了分类并提供丰富的原件集成库。3、元器件的布局。Protel DXP 2004提供了强大的自动布局功能，从原理图直接导进PCB文件的元器件通过放置元件菜单命令中的自动布局命令后，元件会按照分组布局和统计式布局来自动布局。其中统计式布局适用于元器件较多，连接比较复杂的布局式样，自动布局可以较快的将元器件放置到PCB板的合适位置，但从生产工艺来说此类方法并不是最佳的解决方案，大多数仍需要手动来布局。4、元器件之间的布线。PCB上元器件的连线讲究布线原则和技巧，元器件之间的连线应追求短而美观。绘制原理图时尽量做到细致的连接好每一个电气连接点。为了使自动布线时相对位置保持不变，完成布线后需要对原理图布线位置设置锁定，在菜单栏打开编辑栏，找到要锁定对象。5、填充和覆铜。填充具有导线功能和连接焊盘，在任何工作层面放置，填充后增加通过电流，增加焊盘牢固性，对散热量大的元器件可以起到加速散热作用。在菜单栏执行“放置”“矩形填充”命令可以完成填充。经过编辑操作调整填充区域，之后经过覆铜作业，提高电路板抗干扰能力和加强电路板的机械强度。

二、电路的仿真

仿真就是在计算机上通过软件来模拟具体电路的实际工作情况，并由此计算出给定条件下电路中各关键点的输出波形。电路的仿真成功与否取决于电路原理图、元器件模型的仿真属性、电路的网络表及其仿真设置因素。仿真时首先通过Analyses setup对话框设置仿真方式并指定要显示的数据。设置好仿真环境后单机OK按钮，系统自动进行电路仿真并显示分析结果。通过对仿真结果的分析设计者可以对电路进行合理的调整直到完全满意。最后将设计好的原理图通过打印输出以供制版使用。

三、印制电路板的工艺流程

1、单面制板流程。创建电路板项目原理图绘制生成PCB图覆铜板下料表面处理打印电路图热转印补缺腐蚀刻板去膜涂抹助焊剂、防氧化剂打孔焊接元件检查调试检验包装成品。2、双面制板流程。创建电路板项目原理图绘制生成PCB图双面覆铜板下料裁剪打孔检验、去毛刺刷洗电镀镀铜检验刷洗网印负性电路图形固化检验修板线路图形电镀电镀锡感光膜腐刻铜褪锡清洁刷洗网印阻焊图形常用热固化绿漆清洗干燥网印标记字符图形、固化外形加工清洗电气通断检查检验包装成品。

摘要：印制电路板，又称为印制线路板，作为电气化工业革命的产物，对电子元器件其支撑和固定作用，是所有电子产品的载体。近几年高压直流技术得到了飞速的发展，传统直流输电系统在输电时受到换流阀的电磁兼容问题，对电路板的正常稳定工作起到影响。因此，提高印制电路板的抗干扰能力对于其电磁兼容性以及整体性能显得尤为重要，本论文基于这些现状，以抗干扰能力为重点，梳理了印制电路板设计中的要点，开展了分析工作，以期提出一些具有一定工程意义的建议和参考：

关键词：印制电路板；抗干扰设计

前言：印制电路板多种多样，种类繁多，覆盖了几乎所有的电子领域。随着电子技术的革新，印制电路板的种类及复杂程度不断增加，对其的性能要求越来越高。

电磁干扰是印制电路板受环境影响较为敏感的环境因素之一，提高印制电路板的抗干扰能力，重点在于考察印制电路板电磁兼容性。现阶段，针对印制电路板的不同类别干扰，即布局类、板层类以及走线类，可采取布局规则、线路设计、去耦电容设计等，以减弱甚至消除印制电路板受到外界干扰的影响。

1.印制电路板设计要点

1.1加工技术选择

印制电路板按结构可分为挠性板、刚性板和刚挠结合板，按层数可以分为单面板、双面板和多层板，按用途又可分为民用、军用等，不同的印制电路板制作工艺不同，加工技术也各不相同。目前，高密度互连印制电路板由于市场需求量大，在市场中占据主导地位。这种电路板线路较为精密、要求层间对位精度高，相对于传统电路板，有着更好的电气性能和更完整的信号完整性，且适合越来越密集的电子封装工艺。对于该种印制电路板，主要采用了互连孔加工、孔金属化加工以及精细线路制作技术。高密度互连印制电路板的埋孔、通孔加工方法可选择机械钻孔法、激光钻孔法，两者原理不同，实际中应针对不同的介质材料采用不同的方法及加工参数。在印制电路板经过钻孔后，要对孔壁进行金属化，以实现层间互连。目前常用的方法有化学镀铜法和炭黑黑孔法，两者都需要后续电镀流程将孔壁金属化，电镀均镀能力对电流密度分布的均匀性有重要影响。精细线路的制作是印制电路板发展的一个重要方向，目前最成熟的制作工艺方法为减成法，未来这一技术的精度将对印制电路板的性能有决定性影响。

1.2材料设备选择