提到PCB板，许多朋友会想到它在咱们周围随处可见，从一切的家用电器，电脑内的各种配件，到各种数码产品，只需是电子产品简直都会用到PCB板，那么究竟什么是PCB板呢?PCB板便是PrintedCircuitBlock,即印制电路板，供电子组件安插,有线路的基版。经过运用印刷办法将镀铜的基版印上防蚀线路,并加以蚀刻冲刷出线路。
PCB板能够分为单层板、双层板和多层板。各种电子元件都是被集成在PCB板上的，在最根本的单层PCB上，零件都会集在一面，导线则都会集在另一面。这么一来咱们就需求在板子上打洞，这样接脚才干穿过板子到另一面，所以零件的接脚是焊在另一面上的。由于如此，这样的PCB的正反面别离被称为零件面(ComponentSide)与焊接面(SolderSide)。双层板能够看作把两个单层板相对粘合在一同组成，板的双面都有电子元件和走线。有时分需求把一面的单线衔接到板的另一面，这就要经过导孔(via)。导孔是在PCB上，充溢或涂上金属的小洞，它能够与双面的导线相衔接。现在许多电脑主板都在用4层乃至6层PCB板，而显卡一般都在用了6层PCB板，许多高端显卡像nVIDIAGeForce4Ti系列就选用了8层PCB板，这便是所谓的多层PCB板。在多层PCB板上也会遇到衔接各个层之间线路的问题，也能够经过导孔来完结。由所以多层PCB板，所以有时分导孔不需求穿透整个PCB板，这样的导孔叫做埋孔(Buriedvias)和盲孔(Blindvias)，由于它们只穿透其间几层。盲孔是将几层内部PCB与外表PCB衔接，不须穿透整个板子。埋孔则只衔接内部的PCB，所以光是从外表是看不出来的。在多层板PCB中，整层都直接衔接上地线与电源。所以咱们将各层分类为信号层(Signal)，电源层(Power)或是地线层(Ground)。假如PCB上的零件需求不同的电源供给，一般这类PCB会有两层以上的电源与电线层。选用的PCB板层数越多，本钱也就越高。当然，选用更多层的PCB板对供给信号的稳定性很有协助。
专业的PCB板制作进程恰当杂乱，拿4层PCB板为例。主板的PCB大都是4层的。制作的时分是先将中心两层各自碾压、裁剪、蚀刻、氧化电镀后，这4层别离是元器材面、电源层、地层和焊锡压层。再将这4层放在一同碾压成一块主板的PCB。接着打孔、做过孔。洗净之后，将外面两层的线路印上、敷铜、蚀刻、测验、阻焊层、丝印。最终将整版PCB(含许多块主板)冲压成一块块主板的PCB，再经过测验后进行真空包装。假如PCB制作进程中铜皮敷着得欠好，会有张贴不牢现象，简单隐含短路或电容效应(简单发生搅扰)。PCB上的过孔也是有必要留意的。假如孔打得不是在正中心，而是倾向一边，就会发生不均匀匹配，或许简单与中心的电源层或地层触摸，然后发生潜在短路或接地不良要素。
铜线布线进程
制作的第一步是树立出零件间联机的布线。咱们选用负片转印办法将作业底片表现在金属导体上。这项技巧是将整个外表铺上一层薄薄的铜箔，并且把剩余的部份给消除。追加式转印是另一种比较少人运用的办法，这是只在需求的当地敷上铜线的办法，不过咱们在这儿就不多谈了。正光阻剂是由感光剂制成的，它在照明下会溶解。有许多办法能够处理铜外表的光阻剂，不过最遍及的办法，是将它加热，并在含有光阻剂的外表上翻滚。它也能够用液态的办法喷在上头，不过干膜式供给比较高的分辨率，也能够制作出比较细的导线。遮光罩仅仅一个制作中PCB层的模板。在PCB板上的光阻剂经过UV光曝光之前，掩盖在上面的遮光罩能够避免部份区域的光阻剂不被曝光。这些被光阻剂盖住的当地，将会变成布线。在光阻剂显影之后，要蚀刻的其它的裸铜部份。蚀刻进程能够将板子浸到蚀刻溶剂中，或是将溶剂喷在板子上。一般用作蚀刻溶剂运用三氯化铁等。蚀刻完毕后将剩余的光阻剂去除去。
1.布线宽度和电流
一般宽度不宜小于0.2mm(8mil)
在高密度高精度的PCB上，距离和线宽一般0.3mm(12mil)。
当铜箔的厚度在50um左右时，导线宽度1～1.5mm (60mil) = 2A
公共地一般80mil,关于有微处理器的运用更要留意。
2.究竟多高的频率才算高速板?
当信号的上升/下降沿时刻 3~6倍信号传输时刻时,即以为是高速信号.
关于数字电路，要害是看信号的边际峻峭程度，即信号的上升、下降时刻，
依照一本十分经典的书《High Speed Digtal Design>的理论,信号从10%上升到90%的时刻小于6倍导线延时,便是高速信号!——即!即便8KHz的方波信号,只需边际满意峻峭,相同是高速信号,在布线时需求运用传输线路论
3.PCB板的堆叠与分层
四层板有以下几种叠层次序。下面别离把各种不同的叠层好坏作阐明：
第一种状况
GND
S1+POWER
S2+POWER
GND
第二种状况
SIG1
GND
POWER
SIG2
第三种状况
GND
S1
S2
POWER
注：S1 信号布线一层，S2 信号布线二层;GND 地层 POWER 电源层
第一种状况，应当是四层板中最好的一种状况。由于外层是地层，对EMI有屏蔽作用，一起电源层同地层也牢靠得很近，使得电源内阻较小，取得最佳郊果。但第一种状况不能用于当本板密度比较大的状况。由于这样一来，就不能确保第一层地的完好性，这样第二层信号会变得更差。别的，此种结构也不能用于全板功耗比较大的状况。
第二种状况，是咱们平常最常用的一种办法。从板的结构上，也不适用于高速数字电路规划。由于在这种结构中，不易坚持低电源阻抗。以一个板2毫米为例：要求Z0=50ohm. 以线宽为8mil.铜箔厚为35цm。这样信号一层与地层中心是0.14mm。而地层与电源层为1.58mm。这样就大大的增加了电源的内阻。在此种结构中,由于辐射是向空间的，需加屏蔽板，才干削减EMI。
第三种状况，S1层上信号线质量最好。S2次之。对EMI有屏蔽作用。但电源阻抗较大。此板能用于全板功耗大而该板是搅扰源或许说紧临着搅扰源的状况下。
4.阻抗匹配
反射电压信号的幅值由源端反射系数ρs和负载反射系数ρL 决议
ρL = (RL – Z0) / (RL + Z0) 和 ρS = (RS – Z0) / (RS + Z0)
在上式中，若RL=Z0则负载反射系数ρL=0。若 RS=Z0源端反射系数ρS=0。
由于一般的传输线阻抗Z0一般应满意50Ω的要求50Ω左右，而负载阻抗一般在几千欧姆到几十千欧姆。因而，在负载端完结阻抗匹配比较困难。可是，由于信号源端(输出)阻抗一般比较小，大致为十几欧姆。因而在源端完结阻抗匹配要简单的多。假如在负载端并接电阻，电阻会吸收部分信号对传输晦气(我的了解).当挑选TTL/CMOS规范 24mA驱动电流时，其输出阻抗大致为13Ω。若传输线阻抗Z0=50Ω，那么应该加一个33Ω的源端匹配电阻。13Ω+33Ω=46Ω (近似于50Ω，弱的欠阻尼有助于信号的setup时刻)
当挑选其他传输规范和驱动电流时，匹配阻抗会有差异。在高速的逻辑和电路规划时，对一些要害的信号，如时钟、操控信号等，咱们主张必定要加源端匹配电阻。
这样接了信号还会从负载端反射回来，由于源端阻抗匹配，反射回来的信号不会再反射回去。
5.电源线和地线布局留意事项
电源线尽量短，走直线，并且最好走树形、不要走环形
地线环路问题：关于数字电路来说，地线环路构成的地线环流也便是几十毫伏等级的，而TTL的抗搅扰门限是1.2V，CMOS电路更能够到达1/2电源电压，也便是说地线环流底子就不会对电路的作业构成不良影响。相反，假如地线不闭合，问题会更大，由于数字电路在作业的时分发生的脉冲电源电流会构成各点的地电位不平衡，比方自己实测74LS161在回转时地线电流1.2A(用2Gsps示波器测出，地电流脉冲宽度7ns)。在大脉冲电流的冲击下，假如选用枝状地线(线宽25mil)散布，地线间各个点的电位差将会到达百毫伏等级。而选用地线环路之后，脉冲电流会散布到地线的各个点去，大大下降了搅扰电路的或许。选用闭合地线，实测出各器材的地线最大瞬时电位差是不闭合地线的二分之一到五分之一。当然不同密度不同速度的电路板实测数据差异很大，我上面所说，指的是大约恰当于Protel 99SE所顺便的Z80 Demo板的水平;关于低频模仿电路，我以为地线闭合后的工频搅扰是从空间感应到的，这是不管怎么也仿真和核算不出来的。假如地线不闭合，不会发生地线涡流，beckhamtao所谓“但地线开环这个工频感应电压会更大。”的理论根据和在?举两个实例，7年前我接手他人的一个项目，精细压力计，用的是14位A/D转换器，但实测只需11位有用精度，经查，地线上有15mVp-p的工频搅扰，处理办法便是把PCB的模仿地环路划开，前端传感器到A/D的地线用飞线作枝状散布，后来量产的类型PCB从头依照飞线的走线出产，至今未出现问题。第二个比方，一个朋友酷爱发烧，自己DIY了一台功放，但输出一直有沟通声，我主张其将地线环路切开，问题处理。往后此位老兄查阅数十种“Hi-Fi名机”PCB图，证明无一种机器在模仿部分选用地线环路。
6.印制电路板规划准则和抗搅扰办法
印制电路板(PCB)是电子产品中电路元件和器材的支撑件.它供给电路元件和器材之间的电气衔接。跟着电于技能的飞速发展，PGB的密度越来越高。PCB规划的好坏对立搅扰才干影响很大.因而，在进行PCB规划时.有必要恪守PCB规划的一般准则，并应契合抗搅扰规划的要求。
PCB规划的一般准则
要使电子电路取得最佳功用，元器材的布且及导线的布设是很重要的。为了规划质量好、造价低的PCB.应遵从以下一般准则：
布局
首要，要考虑PCB尺度巨细。PCB尺度过大时，印制线条长，阻抗增加，抗噪声才干下降，本钱也增加;过小，则散热欠好，且附近线条易受搅扰。在确认PCB尺度后.再确认特别元件的方位。最终，根据电路的功用单元，对电路的悉数元器材进行布局。
在确认特别元件的方位时要恪守以下准则：
(1)尽或许缩短高频元器材之间的连线，设法削减它们的散布参数和彼此间的电磁搅扰。易受搅扰的元器材不能彼此挨得太近，输入和输出元件应尽量远离。
(2)某些元器材或导线之间或许有较高的电位差，应加大它们之间的距离，避免放电引出意外短路。带高电压的元器材应尽量安置在调试时手不易触及的当地。
(3)分量超越15g的元器材、应当用支架加以固定，然后焊接。那些又大又重、发热量多的元器材，不宜装在印制板上，而应装在整机的机箱底板上，且应考虑散热问题。热敏元件应远离发热元件。
(4)关于电位器、可调电感线圈、可变电容器、微动开关等可调元件的布局应考虑整机的结构要求。若是机内调理，应放在印制板上方便于调理的当地;若是机外调理，其方位要与调理旋钮在机箱面板上的方位相适应。
(5)应留出印制扳定位孔及固定支架所占用的方位。
根据电路的功用单元.对电路的悉数元器材进行布局时，要契合以下准则：
(1)依照电路的流程组织各个功用电路单元的方位，使布局便于信号流转，并使信号尽或许坚持共同的方向。
(2)以每个功用电路的中心元件为中心，环绕它来进行布局。元器材应均匀、 规整、紧凑地摆放在PCB上.尽量削减和缩短各元器材之间的引线和衔接。
(3)在高频下作业的电路，要考虑元器材之间的散布参数。一般电路应尽或许使元器材平行摆放。这样，不光漂亮.并且装焊简单.易于批量出产。
(4)坐落电路板边际的元器材，离电路板边际一般不小于2mm。电路板的最佳形状为矩形。长宽比为3：2成4：3。电路板面尺度大于200x150mm时.应考虑电路板所受的机械强度。
2.布线
布线的准则如下：
(1)输入输出端用的导线应尽量避免相邻平行。最好加线间地线，避免发生反应藕合。
(2)印制摄导线的最小宽度首要由导线与绝缘基扳间的粘附强度和流过它们的电流值决议。当铜箔厚度为 0.05mm、宽度为 1 ~ 15mm 时.经过 2A的电流，温度不会高于3℃，因而.导线宽度为1.5mm可满意要求。关于集成电路，尤其是数字电路，一般选0.02~0.3mm导线宽度。当然，只需答应，仍是尽或许用宽线.尤其是电源线和地线。导线的最小距离首要由最坏状况下的线间绝缘电阻和击穿电压决议。关于集成电路，尤其是数字电路，只需工艺答应，可使距离小至5~8mm。
(3)印制导线拐弯处一般取圆弧形，而直角或夹角在高频电路中会影响电气功用。此外，尽量避免运用大面积铜箔，不然.长时刻受热时，易发生铜箔胀大和掉落现象。有必要用大面积铜箔时，最好用栅格状.这样有利于扫除铜箔与基板间粘合剂受热发生的挥发性气体。
3.焊盘
焊盘中心孔要比器材引线直径稍大一些。焊盘太大易构成虚焊。焊盘外径D一般不小于(d+1.2)mm，其间d为引线孔径。对高密度的数字电路，焊盘最小直径可取(d+1.0)mm。
PCB及电路抗搅扰办法
印制电路板的抗搅扰规划与详细电路有着亲近的联系，这儿仅就PCB抗搅扰规划的几项常用办法做一些阐明。
1.电源线规划
根据印制线路板电流的巨细，尽量加租电源线宽度，削减环路电阻。一起、使电源线、地线的走向和数据传递的方向共同，这样有助于增强抗噪声才干。
2.地线规划
地线规划的准则是：
(1)数字地与模仿地分隔。若线路板上既有逻辑电路又有线性电路，应使它们尽量分隔。低频电路的地应尽量选用单点并联接地，实践布线有困难时可部分串联后再并联接地。高频电路宜选用多点串联接地，地线应短而租，高频元件周围尽量用栅格状大面积地箔。
(2)接地线应尽量加粗。若接地线用很纫的线条，则接地电位随电流的改动而改动，使抗噪功用下降。因而应将接地线加粗，使它能经过三倍于印制板上的答应电流。如有或许，接地线应在2~3mm以上。
(3)接地线构成闭环路。只由数字电路组成的印制板，其接地电路布成团环路大多能提高抗噪声才干。
3.退藕电容装备
PCB规划的惯例做法之一是在印制板的各个要害部位装备恰当的退藕电容。
退藕电容的一般装备准则是：
(1)电源输入端跨接10 ~100uf的电解电容器。如有或许，接100uF以上的更好。
(2)准则上每个集成电路芯片都应安置一个0.01pF的瓷片电容，如遇印制板空地不行，可每4~8个芯片安置一个1 ~ 10pF的但电容。
(3)关于抗噪才干弱、关断时电源改动大的器材，如 RAM、ROM存储器材，应在芯片的电源线和地线之间直接接入退藕电容。
(4)电容引线不能太长，尤其是高频旁路电容不能有引线。
此外，还应留意以下两点：
(1)在印制板中有触摸器、继电器、按钮等元件时.操作它们时均会发生较大火花放电，有必要选用附图所示的 RC 电路来吸收放电电流。一般 R 取 1 ~ 2K，C取2.2 ~ 47UF。
(2)CMOS的输入阻抗很高，且易受感应，因而在运用时对不必端要接地或接正电源。
7.完结PCB高效主动布线的规划技巧和要害
虽然现在的EDA东西很强壮，但跟着PCB尺度要求越来越小，器材密度越来越高，PCB规划的难度并不小。怎么完结PCB高的布通率以及缩短规划时刻呢?本文介绍PCB规划、布局和布线的规划技巧和要害。 现在PCB规划的时刻越来越短，越来越小的电路板空间，越来越高的器材密度，极端严苛的布局规矩和大尺度的组件使得规划师的作业愈加困难。为了处理规划上的困难，加速产品的上市，现在许多厂家倾向于选用专用EDA东西来完结PCB的规划。但专用的EDA东西并不能发生抱负的成果，也不能到达100%的布通率，并且很乱，一般还需花许多时刻完结余下的作业。
现在市面上盛行的EDA东西软件许多，但除了运用的术语和功用键的方位不相同外都迥然不同，怎么用这些东西更好地完结PCB的规划呢?在开端布线之前对规划进行仔细的剖析以及对东西软件进行仔细的设置将使规划愈加契合要求。下面是一般的规划进程和进程。
1、确认PCB的层数
电路板尺度和布线层数需求在规划初期确认。假如规划要求运用高密度球栅数组(BGA)组件，就有必要考虑这些器材布线所需求的最少布线层数。布线层的数量以及层叠(stack-up)办法会直接影响到印制线的布线和阻抗。板的巨细有助于确认层叠办法和印制线宽度，完结希望的规划作用。
多年来，人们总是以为电路板层数越少本钱就越低，可是影响电路板的制作本钱还有许多其它要素。近几年来，多层板之间的本钱不同现已大大减小。在开端规划时最好选用较多的电路层并使敷铜均匀散布，以避免在规划接近完毕时才发现有少数信号不契合已界说的规矩以及空间要求，然后被逼增加新层。在规划之前仔细的规划将削减布线中许多的费事。
2、规划规矩和约束
主动布线东西自身并不知道应该做些什幺。为完结布线使命，布线东西需求在正确的规矩和约束条件下作业。不同的信号线有不同的布线要求，要对一切特别要求的信号线进行分类，不同的规划分类也不相同。每个信号类都应该有优先级，优先级越高，规矩也越严厉。规矩触及印制线宽度、过孔的最大数量、平行度、信号线之间的彼此影响以及层的约束，这些规矩对布线东西的功用有很大影响。仔细考虑规划要求是成功布线的重要一步。
3、组件的布局
为最优化安装进程，可制作性规划(DFM)规矩会对组件布局发生约束。假如安装部分答应组件移动，能够对电路恰当优化，更便于主动布线。所界说的规矩和约束条件会影响布局规划。
在布局时需考虑布线途径(routing channel)和过孔区域。这些途径和区域对规划人员而言是清楚明了的，但主动布线东西一次只会考虑一个信号，经过设置布线约束条件以及设定可布信号线的层，能够使布线东西能像规划师所想象的那样完结布线。
4、扇出规划
在扇出规划阶段，要使主动布线东西能对组件引脚进行衔接，外表贴装器材的每一个引脚至少应有一个过孔，以便在需求更多的衔接时，电路板能够进行内层衔接、在线测验(ICT)和电路再处理。
为了使主动布线东西功率最高，必定要尽或许运用最大的过孔尺度和印制线，距离设置为50mil较为抱负。要选用使布线途径数最大的过孔类型。进行扇出规划时，要考虑到电路在线测验问题。测验夹具或许很贵重，并且一般是在行将投入全面出产时才会订货，假如这时分才考虑增加节点以完结100%可测验性就太晚了。
经过慎重考虑和猜测，电路在线测验的规划可在规划初期进行，在出产进程后期完结，根据布线途径和电路在线测验来确认过孔扇出类型，电源和接地也会影响到布线和扇出规划。为下降滤波电容器衔接线发生的感抗，过孔应尽或许接近外表贴装器材的引脚，必要时可选用手动布线，这或许会对本来想象的布线途径发生影响，乃至或许会导致你从头考虑运用哪种过孔，因而有必要考虑过孔和引脚感抗间的联系并设定过孔标准的优先级。
5、手动布线以及要害信号的处理
虽然本文首要论说主动布线问题，但手动布线在现在和将来都是印刷电路板规划的一个重要进程。选用手动布线有助于主动布线东西完结布线作业。如图2a和图2b所示，经过对挑选出的网络(net)进行手动布线并加以固定，能够构成主动布线时可根据的途径。
不管要害信号的数量有多少，首要对这些信号进行布线，手动布线或结合主动布线东西均可。要害信号一般有必要经过精心的电路规划才干到达希望的功用。布线完结后，再由有关的工程人员来对这些信号布线进行查看，这个进程相对简单得多。查看经往后，将这些线固定，然后开端对其他信号进行主动布线。
6、主动布线
对要害信号的布线需求考虑在布线时操控一些电参数，比方减小散布电感和EMC等，关于其它信号的布线也相似。一切的EDA厂商都会供给一种办法来操控这些参数。在了解主动布线东西有哪些输入参数以及输入参数对布线的影响后，主动布线的质量在必定程度上能够得到确保。
应该选用通用规矩来对信号进行主动布线。经过设置约束条件和制止布线区来约束给定信号所运用的层以及所用到的过孔数量，布线东西就能依照工程师的规划思维来主动布线。假如对主动布线东西所用的层和所布过孔的数量不加约束，主动布线时将会运用到每一层，并且将会发生许多过孔。
在设置好约束条件和运用所创立的规矩后，主动布线将会到达与预期附近的成果，当然或许还需求进行一些收拾作业，一起还需求确保其它信号和网络布线的空间。在一部分规划完结今后，将其固定下来，以避免遭到后边布线进程的影响。
选用相同的进程对其他信号进行布线。布线次数取决于电路的杂乱性和你所界说的通用规矩的多少。每完结一类信号后，其他网络布线的约束条件就会削减。但随之而来的是许多信号布线需求手动干涉。现在的主动布线东西功用十分强壮，一般可完结100%的布线。可是当主动布线东西未完结悉数信号布线时，就需对余下的信号进行手动布线。
7、主动布线的规划要害包含:
7.1 稍微改动设置，试用多种途径布线;
7.2 坚持根本规矩不变，试用不同的布线层、不同的印制线和距离宽度以及不同线宽、不同类型的过孔如盲孔、埋孔等，调查这些要素对规划成果有何影响;
7.3让布线东西对那些默许的网络根据需求进行处理;
7.4信号越不重要，主动布线东西对其布线的自由度就越大。
8、布线的收拾
假如你所运用的EDA东西软件能够列出信号的布线长度，查看这些数据，你或许会发现一些约束条件很少的信号布线的长度很长。这个问题比较简单处理，经过手动修改能够缩短信号布线长度和削减过孔数量。在收拾进程中，你需求判别出哪些布线合理，哪些布线不合理。同手动布线规划相同，主动布线规划也能在查看进程中进行收拾和修改。
9、电路板的外观
曾经的规划常常留意电路板的视觉作用，现在不相同了。主动规划的电路板不比手动规划的漂亮，但在电子特性上能满意规则的要求，并且规划的完好功用得到确保。
