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PCB 布局、布线基本原则

一、元件布局基本规则

1. 按电路模块进行布局，实现同一功能的相关电路称为一个模块，电路模块中

的元件应采用就近集中原则，同时数字电路和模拟电路分开；

2.定位孔、标准孔等非安装孔周围 1.27mm 内不得贴装元、器件，螺钉等安装孔

周围 3.5mm（对于 M2.5）、4mm（对于 M3）内不得贴装元器件；

3. 卧装电阻、电感（插件）、电解电容等元件的下方避免布过孔，以免波峰焊

后过孔与元件壳体短路；

4. 元器件的外侧距板边的距离为 5mm；

5. 贴装元件焊盘的外侧与相邻插装元件的外侧距离大于 2mm；

6. 金属壳体元器件和金属件（屏蔽盒等）不能与其它元器件相碰，不能紧贴印

制线、焊盘，其间距应大于 2mm。定位孔、紧固件安装孔、椭圆孔及板中其它方

孔外侧距板边的尺寸大于 3mm；

7. 发热元件不能紧邻导线和热敏元件；高热器件要均衡分布；

8. 电源插座要尽量布置在印制板的四周，电源插座与其相连的汇流条接线端应

布置在同侧。特别应注意不要把电源插座及其它焊接连接器布置在连接器之间，

以利于这些插座、连接器的焊接及电源线缆设计和扎线。电源插座及焊接连接器

的布置间距应考虑方便电源插头的插拔；

9. 其它元器件的布置：

所有 IC 元件单边对齐，有极性元件极性标示明确，同一印制板上极性标示不得

多于两个方向，出现两个方向时，两个方向互相垂直；

10、板面布线应疏密得当，当疏密差别太大时应以网状铜箔填充，网格大于

8mil(或 0.2mm)；

11、贴片焊盘上不能有通孔，以免焊膏流失造成元件虚焊。重要信号线不准从插

座脚间穿过；

12、贴片单边对齐，字符方向一致，封装方向一致；

13、有极性的器件在以同一板上的极性标示方向尽量保持一致。

二、元件布线规则

1、画定布线区域距 PCB 板边≤1mm 的区域内，以及安装孔周围 1mm 内，禁止布

线；

2、电源线尽可能的宽，不应低于 18mil；信号线宽不应低于 12mil；cpu 入出线

不应低于 10mil（或 8mil）；线间距不低于 10mil；

3、正常过孔不低于 30mil；

4、双列直插：焊盘 60mil，孔径 40mil；

1/4W 电阻： 51*55mil（0805 表贴）；直插时焊盘 62mil，孔径 42mil；

无极电容： 51*55mil（0805 表贴）；直插时焊盘 50mil，孔径 28mil；

5、注意电源线与地线应尽可能呈放射状，以及信号线不能出现回环走线。

2.如何提高抗干扰能力和电磁兼容性

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在研制带处理器的电子产品时，如何提高抗干扰能力和电磁兼容性？

1、下面的一些系统要特别注意抗电磁干扰：

(1) 微控制器时钟频率特别高，总线周期特别快的系统。

(2) 系统含有大功率，大电流驱动电路，如产生火花的继电器，大电流开关等。

(3) 含微弱模拟信号电路以及高精度 A/D 变换电路的系统。

2、为增加系统的抗电磁干扰能力采取如下措施：

(1) 选用频率低的微控制器：

选用外时钟频率低的微控制器可以有效降低噪声和提高系统的抗干扰能力。同样

频率的方波和正弦波，方波中的高频成份比正弦波多得多。虽然方波的高频成份

的波的幅度，比基波小，但频率越高越容易发射出成为噪声源，微控制器产生的

最有影响的高频噪声大约是时钟频率的 3 倍。

(2) 减小信号传输中的畸变

微控制器主要采用高速 CMOS 技术制造。信号输入端静态输入电流在 1mA 左右，

输入电容 10PF 左右，输入阻抗相当高，高速 CMOS 电路的输出端都有相当的带载

能力，即相当大的输出值，将一个门的输出端通过一段很长线引到输入阻抗相当

高的输入端，反射问题就很严重，它会引起信号畸变，增加系统噪声。当 Tpd＞

Tr 时，就成了一个传输线问题，必须考虑信号反射，阻抗匹配等问题。

信号在印制板上的延迟时间与引线的特性阻抗有关，即与印制线路板材料的介电

常数有关。可以粗略地认为，信号在印制板引线的传输速度，约为光速的 1/3

到 1/2 之间。微控制器构成的系统中常用逻辑电话元件的 Tr（标准延迟时间）

为 3 到 18ns 之间。

在印制线路板上，信号通过一个 7W 的电阻和一段 25cm 长的引线，线上延迟时间

大致在 4~20ns 之间。也就是说，信号在印刷线路上的引线越短越好，最长不宜

超过 25cm。而且过孔数目也应尽量少，最好不多于 2 个。

当信号的上升时间快于信号延迟时间，就要按照快电子学处理。此时要考虑传输

线的阻抗匹配，对于一块印刷线路板上的集成块之间的信号传输，要避免出现

Td＞Trd 的情况，印刷线路板越大系统的速度就越不能太快。

用以下结论归纳印刷线路板设计的一个规则：

信号在印刷板上传输，其延迟时间不应大于所用器件的标称延迟时间。

(3) 减小信号线间的交*干扰：

A 点一个上升时间为 Tr 的阶跃信号通过引线 AB 传向 B 端。信号在 AB 线上的延

迟时间是 Td。在 D 点，由于 A 点信号的向前传输，到达 B 点后的信号反射和 AB

线的延迟，Td 时间以后会感应出一个宽度为 Tr 的页脉冲信号。在 C 点，由于 AB

上信号的传输与反射，会感应出一个宽度为信号在 AB 线上的延迟时间的两倍，

即 2Td 的正脉冲信号。这就是信号间的交*干扰。干扰信号的强度与 C 点信号的

di/at 有关，与线间距离有关。当两信号线不是很长时，AB 上看到的实际是两个

脉冲的迭加。

CMOS 工艺制造的微控制由输入阻抗高，噪声高，噪声容限也很高，数字电路是

迭加 100~200mv 噪声并不影响其工作。若图中 AB 线是一模拟信号，这种干扰就

变为不能容忍。如印刷线路板为四层板，其中有一层是大面积的地，或双面板，

信号线的反面是大面积的地时，这种信号间的交*干扰就会变小。原因是，大面

积的地减小了信号线的特性阻抗，信号在 D 端的反射大为减小。特性阻抗与信号

线到地间的介质的介电常数的平方成反比，与介质厚度的自然对数成正比。若

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（6) 元件布置要合理分区

元件在印刷线路板上排列的位置要充分考虑抗电磁干扰问题，原则之一是各部件

之间的引线要尽量短。在布局上，要把模拟信号部分，高速数字电路部分，噪声

源部分（如继电器，大电流开关等）这三部分合理地分开，使相互间的信号耦合

为最小。

（7）处理好接地线

印刷电路板上，电源线和地线最重要。克服电磁干扰，最主要的手段就是接地。

对于双面板，地线布置特别讲究，通过采用单点接地法，电源和地是从电源的两

端接到印刷线路板上来的，电源一个接点，地一个接点。印刷线路板上，要有多

个返回地线，这些都会聚到回电源的那个接点上，就是所谓单点接地。所谓模拟

地、数字地、大功率器件地开分，是指布线分开，而最后都汇集到这个接地点上

来。与印刷线路板以外的信号相连时，通常采用屏蔽电缆。对于高频和数字信号，

屏蔽电缆两端都接地。低频模拟信号用的屏蔽电缆，一端接地为好。

对噪声和干扰非常敏感的电路或高频噪声特别严重的电路应该用金属罩屏蔽起

来。

(8) 用好去耦电容。

好的高频去耦电容可以去除高到 1GHZ 的高频成份。陶瓷片电容或多层陶瓷电容

的高频特性较好。设计印刷线路板时，每个集成电路的电源，地之间都要加一个

去耦电容。去耦电容有两个作用：一方面是本集成电路的蓄能电容，提供和吸收

该集成电路开门关门瞬间的充放电能；另一方面旁路掉该器件的高频噪声。数字

电路中典型的去耦电容为 0.1uf 的去耦电容有 5nH 分布电感，它的并行共振频率

大约在 7MHz 左右，也就是说对于 10MHz 以下的噪声有较好的去耦作用，对 40MHz

以上的噪声几乎不起作用。

1uf，10uf 电容，并行共振频率在 20MHz 以上，去除高频率噪声的效果要好一些。

在电源进入印刷板的地方和一个 1uf 或 10uf 的去高频电容往往是有利的，即使

是用电池供电的系统也需要这种电容。

每 10 片左右的集成电路要加一片充放电电容，或称为蓄放电容，电容大小可选

10uf。最好不用电解电容，电解电容是两层溥膜卷起来的，这种卷起来的结构在

高频时表现为电感，最好使用胆电容或聚碳酸酝电容。

去耦电容值的选取并不严格，可按 C=1/f 计算；即 10MHz 取 0.1uf，对微控制器

构成的系统，取 0.1~0.01uf 之间都可以。

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