设计PCB之前，应该考虑哪些点对电路进行故障诊断很重要

PCB设计过程中涉及到许多零零碎碎的注意点，以我多年的经验给出如下提示：

一、一般提示

1、使重要节点可访问

您将试图弄清为什么某些东西无法正常工作，并且您想测量PCB内部的信号。在设计PCB之前，您应该考虑哪些点对电路进行故障诊断很重要，并且在不易接近的情况下，请在与它们相连的地方添加测试点。有多种形式的测试点，但是形成循环的测试点非常适合带有钩子的测试探针。

2、在组件之间留出空间

试图将组件尽可能地紧凑地包装，只是意识到没有足够的布线空间。在组件之间留出一些空间，以便导线可以散开。组件的引脚越多，所需的空间就越大。间距不仅将促进自动布线，而且将使焊接更容易。

3、以相同的方向放置组件

组件通常具有标准的插针编号，插针＃1位于左上角。如果所有组件的方向相同，则在焊接或检查组件时不会出错。

4、打印布局以查看组件的尺寸是否匹配

布置完所有组件后，打印出布局。将每个组件放在版面设计图的顶部，以查看它们是否匹配。有时数据表可能有错误。

5、交换层之间的布线方向

在一侧绘制垂直迹线，在另一侧绘制水平迹线。这便于必须交叉的线的布线。对于多层，请在方向之间交替。

6、根据电流选择线宽

较大的宽度减小了电阻，从而减少了由散热引起的热量。线的宽度应根据流过它们的估计电流来确定大小。您可以使用在线计算器来计算其宽度。因此，电源线应更宽，因为所有电流均由这些线提供。

7、了解制造商的规格

每个制造商都有自己的规格，例如最小走线宽度，间距，层数等。开始设计之前，您应考虑自己的需求并找到符合您要求的制造商。您的要求还包括PCB的材料等级。等级从FR-1（纸酚混合物）到FR-5（玻璃布和环氧树脂）不等。大多数PCB原型制造商都使用FR-4，但是FR-2用于大批量消费应用。材料的类型会影响电路板的强度，耐用性，吸湿性和阻燃性（FR）。

8、避免走线成90º角

急剧的直角转弯很难保持走线宽度恒定。对于狭窄的迹线，这是一个值得关注的原因，其中很小的差异占迹线的很大一部分。更好的方法是进行两个45º弯曲。

9、使用丝印层

在专业的PCB制造商中，这一层是非常标准的，对于贴标签非常有用。标记您的组件（PCB布局软件通常会这样做），并添加有关该板的内容，修订号和作者/所有者的一些信息。

10、使用原理图与布局比较

许多PCB布局软件都有原理图和布局之间的比较工具。使用它来确保您的布局与原理图匹配。

11、创建地平面

特别是在模拟电路中，“接地”是指整个PCB上的电压相同，这一点很重要。如果使用走线路由接地信号，它们的电阻会产生电压降，从而使PCB中的不同“接地”具有不同的电位。为了避免这种情况，您应该创建一个接地层，即，大面积的铜层（或者更好的是，为该层保留一层），连接到地的组件可以直接通过通孔来接地。接地平面可以完全用铜填充（更好地散热），也可以如下图所示在正方形网格中填充。

地平面的缺点之一是难以焊接元件，因为热量会很快通过飞机散发。为避免这种情况，可以通过细迹线与飞机进行接触，如下图所示。

12、放置旁路电容器

旁路电容器用于从恒定电源中滤除交流分量。它们减少了噪声，波纹和其他有害的交流信号。他们通过绕过地面的交流电波动来做到这一点，因此得名。因此，它们通常连接在我们要滤波的电压（电源电压，参考信号等）与地之间。选择这些电容器的一个好地方是PCB的电源入口：将电源连接到PCB的电线通常很长，并且充当天线，收集大量RF信号。另一个有效的位置是靠近IC（尽可能靠近电源和接地引脚），以减少PCB内部添加的任何噪声。对于参考引脚或需要非常稳定电压的任何其他引脚也是如此。

电容器的值取决于交流分量的频率。每个电容器都有自己的频率响应，该频率响应由其电阻和调谐到一定频率范围的等效串联电感（ESL）决定。例如，要过滤低频，您需要一个更大的电容器。通常，在中频范围内使用0.1-1µF的电容器就足够了，如果波动缓慢，则可以选择1-10µF左右；对于高频噪声，可以使用0.001-0.1µF的电容器。您也可以使用旁路电容器的任意组合来消除更宽的频率范围。对于驱动大量电流的芯片，可以放置10 µF-100 µF电容器作为缓冲器。如果电容器的值允许，请使用单片陶瓷电容器，因为它们既小又便宜。

13、并行布线差分信号走线

差分信号通常用于提高抗干扰能力并放大动态范围。仅当两个信号的走线遵循相似的路径时才有效，这样噪声会相等地干扰两个路径。为此，应使差分信号的两条线彼此平行并尽可能靠近。

14、考虑热点

如果散热不充分，热量会降低电路的性能，甚至损坏电路。考虑哪些组件消耗更多的功率，以及包装如何散发产生的热量。数据表中有一个称为“热阻”的参数，该参数指出了在特定条件下每瓦特功率会增加多少温度。例如，条件可能是IC下方的x面积为y mm的铜面积。为了更强的散热，您应该增加散热器或什至风扇来冷却IC。此外，使电路板的关键部分与这些热源隔离。

15、制作并行脚印以查找难以找到的组件

通常，您使用的是通常不出售的组件，或者具有相同功能的两个组件的价格波动，您想购买很便宜的组件。在这些情况下，您可能希望根据外部因素来更换组件，即使它们的占地面积不一样，但要保持电路板的设计不变。如果电路板面积不是很在意，则可以为一个特定的模块并行准备一个以上占用空间的设计，以便安装当前可用的零件，而将其他零件保留为空。

二、电源电路提示

1、将电源和控制接地分开

电源电路的大电压和电流尖峰会在控制电路中产生破坏性干扰，通常是低电压和电流。对于每个电源阶段，应将电源接地和控制接地分开。如果将它们在PCB中绑在一起，请在靠近电源路径末端的位置（尤其是在PCB接地附近）进行连接。

2、使用内层作为控制接地

如果您打算使用多层电路板，则将顶层用于电源走线，将底层用于控制走线，将内层用于控制接地。中间层较大的接地层将为来自电源电路的任何干扰提供较小的阻抗路径，并保护控制路径免受干扰。

3、使电源走线更宽以承受更高的电流

这实际上是一个一般性的提示，但对于电源电路而言更重要。您应根据流过的电流大小来确定每个电源路径的电线宽度。否则可能会产生过多的热量并烧毁电线。您可以使用在线计算器来计算其宽度。

三、混合信号电路的技巧

1、将数字和模拟地分开

对于电源电路，应将数字地和模拟地分开。原因相同：数字电路的电压和电流尖峰会在模拟电路中产生干扰（噪声），从而影响其性能。如果将它们在PCB中绑在一起，请在靠近电源路径末端的位置（尤其是在PCB接地附近）进行连接。尽管对此问题还有其他观点，但这是最被接受的。

2、保护模拟接地不受噪声影响

模拟地的任何干扰都将与信号线产生相同的影响（重要的是任何一点与地面之间的差分电压）。您希望有一个较大的接地层来减小其电阻，但这也使其更容易受到电容耦合至其上方或下方布线的影响。为此，模拟接地只应具有与之交叉的模拟线，并且数字线也应相同。这减少了模拟和数字电路之间的电容耦合。

四、PCB安装提示

1、从小零件到大零件的焊接

如果您开始焊接大型组件，则它们将阻止焊接下一个组件。您应该从小部件（例如表面贴装设备（SMD））开始，到大部件（例如通孔电容器或接线盒）结束。

2、注意冷焊点

冷焊点是指在进行焊点连接时，热焊锡流到冷焊点上，并产生灰色斑点的焊锡，该焊锡没有很好地粘附在焊点上。当没有施加足够的热量使焊料正常熔化或被焊接的表面不够清洁时，也会发生这种情况。有时可以用裸眼看到（如果尝试移动引脚，会裂开焊点），而其他时候看起来像做得好的焊锡。这些焊点的影响可能是静电噪声，间断的切口等。为了解决这个问题，您可以重新熔炼现有焊料或将其吸出，清洁斑点并再次焊接。为避免冷焊点，首先用烙铁头加热焊点，然后用焊锡接触焊点。热的接头将熔化焊料，并且它将流动并适当地吞没接头。

冷焊点。注意销周围的裂纹。

3、使用助焊剂以便于焊接

助焊剂是一种化学试剂，使焊接成为小菜一碟。通过改善液体焊料的润湿特性来实现。只需在要焊接的表面上添加一些助焊剂，热焊料会立即粘在引脚上。

4、不信任万用表的连续性测试

普通万用表具有连续性测试模式，当两个探头之间的电阻较小时会发出蜂鸣声。这通常用于测试连续性，因为您无需在查看放置探头的位置和万用表上的值之间跳转。但是，尽管这表明焊接不良，但仍会有几欧姆的蜂鸣声。假设低电阻线路和少量焊点，电阻应低于1欧姆。使用电阻测量模式以确保两点之间的电阻尽可能小，这也意味着良好的焊点。
编辑：hfy