设计的原则

1. 原理图设计基本原则

（1） 根据设计任务， 规划设计层次， 即设计的电路是单张图纸设计还是层次设计， 以及采取何种层次来完成设计。

（2） 以模块化和信号流向为原则摆放元件， 使设计的原理图便于电路功能和原理分析。

（3） 根据设计， 编辑所需要的库元器件。

（4） 同一模块中的元件尽量靠近， 不同模块中的元件稍微远离。

（5） 不要有过多的交叉线、 过远的平行连线， 充分利用总线、 网络标号和电路端口等电气符号， 使原理图清晰明了。

2.PCB设计的一般原则

PCB设计的好坏直接影响电路板抗干扰能力的大小。 因此在做PCB设计时， 一定要遵循PCB设计的一般原则， 以达到抗干扰设计的要求。 其中， PCB板尺寸及板层的选用， 元器件的布局、 布线等设计都会影响电路板的抗干扰能力， 下面简要介绍这些方面的一般原则。

（1） PCB板尺寸及板层的选用。

PCB设计主要考虑的是产品制造成本、 元件与设备外形尺寸要求等各方面因素， 因此要确定PCB板的大小和层数， PCB板尺寸及板层的选择一般遵循以下原则。

1） 设计者需要根据实际的安装环境设置PCB板的尺寸。 PCB板尺寸过大， 一方面会使得印制导线线路变长， 导致阻抗增加， 致使电路的抗噪声能力下降， 另一方面会使得制造成本增加； PCB板尺寸过小， 一方面会使得安装难度增加， 另一方面会导致PCB的散热不好，且印制线路密集， 造成相邻线路相互干扰加大。

2） 一般情况下， 选择单面板还是双面板必须满足最有效的成本利用。 根据经验， 带有镀通孔的双面印制板的造价是单面板的5～10倍之多。 在成本要求较低的情况下通常使用单面板。 在PCB设计时， 有时需要元器件或使用跨接线来跳过电路板的走线。 如果数量太多， 就应考虑使用双面板。 在双面板的设计中， 元器件面的导线数量必须保持最少， 以确保容易获得所需用材。 出于经济和可靠性方面的考虑， 孔的数量应保持在最低限度。

（2） 元器件的布局原则。

1） 信号流向布放原则。

把整个电路按照功能划分成若干个电路单元， 按照电信号的流向， 逐个依次安排各个功能电路单元在板上的位置， 使布局便于信号流通， 并使信号流尽可能保持一致的方向。 在多数情况下， 信号的流向安排成从左到右 （左输入、 右输出） 或从上到下 （上输入、 下输出）。

2） 就近原则。

与输入、 输出直接相连的元器件应当放在靠近输入、 输出接插件或连接器的地方。

3） 布放顺序原则。

即先主后次， 先大后小， 先特殊， 先集成后分立。 先主后次就是先布设每个功能电路的核心元器件， 然后围绕它对其他元器件来进行布局； 先大后小就是先安放面积较大的元器件； 先特殊就是在着手设计印制板的版面、 决定整机电路布局的时候， 应该分析电路原理，优先确定特殊元器件的位置， 然后再安排其他元器件， 尽量避免可能产生干扰的因素， 并采取措施， 使印制板上可能产生的干扰得到最大限度的抵制， 所谓特殊元器件， 是指那些可能从电、 磁、 热、 机械强度等几方面对整机性能产生影响， 或者根据操作要求固定位置的元器件； 先集成后分立就是先布设集成电路后布设分立元器件。

4） 散热原则。

印制板布局应该有利于散热。 常用元器件中， 电源变压器、 功率器件、 大功率电阻等都是发热元器件 （以下均称热源）， 而电解电容是典型怕热元件， 几乎所有半导体器件都有不同程度的温度敏感性， 设计时可采取预防措施。

5） 增加机械强度的原则。

要注意整个电路板的重心平衡与稳定。 对于那些又大又重、 发热量较多的元器件 （如电源变压器、 大电解电容和带散热片的大功率晶体管等）， 一般不要直接安装固定在印制电路板上。 应当把它们固定在机箱底板上， 使整机的重心靠下， 容易稳定。 否则， 这些大型元器件不仅要大量占据印制板的有效面积和空间， 而且在固定它们时， 往往可能使印制板弯曲变形， 导致其他元器件受机械损伤， 还会引起对外连接的接插件接触不良。 质量在15g以上的大型元器件， 如果必须安装在电路板上， 不能只靠焊盘固定， 应采用支架或卡子等辅助固定措施。

当印制电路板的尺寸大于200mm×150mm时， 考虑到电路板所承受重力和震动产生的机械应力， 应该采取机械边框对它加固， 以免变形。 在板上留出固定支架、 定位螺钉和连接插座所用的位置。

6） 便于操作的原则。

对于电位器、 可变电容器或可调电感线圈等调节元件的布局， 要考虑整机结构的安排。如果是机外调节， 其位置与调节旋钮在机箱面板上的位置相适应； 如果是机内调节， 则应当放在印制板上能够方便调节的地方。

为了保证调试、 维修安全， 特别要注意带高压的元器件 （如显示器的阳极高压电路元件）， 尽量布置在操作时人手不易触及的地方。

（3） PCB布线原则。

1） 印制导线的宽度原则。

印制导线的最小宽度取决于导线的载流量和允许温升。 覆铜箔板铜箔的厚度一般为0.02～0.05mm。 印制板的工作温度不能超过85℃， 导线长期受热后， 铜箔会因粘贴强度差而脱落。 在密度允许的情况下， 尽可能用宽线， 尤其是电源和地线。

2） 印制导线的间距原则。

导线的最小间距主要由最恶劣情况下的导线间绝缘电阻和击穿电压决定。 一般导线间距等于导线宽度， 但不小于1mm。 对于微型设备， 不小于0.4mm。 表面贴装板的间距为0.12～0.2mm， 甚至达到0.08mm。 对于集成电路， 尤其是数字电路， 只要工艺允许可使间距很小。

3） 布线优先次序原则。

密度疏松原则： 从印制板上连接关系简单的器件着手布线， 从连线最疏松的区域开始布线， 以调节个人状态。

核心优先原则： 例如DDR、 RAM等核心部分应优先布线， 类似信号传输线应提供专层、电源、 地回路。 其他次要信号要顾全整体， 不可以和关键信号相抵触。

关键信号线优先： 电源、 模拟小信号、 高速信号、 时钟信号和同步信号等关键信号优先布线， 在布线规则中设置布线优先级，0为最低级，100为最高级。