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用类比的方式想象理解PCB布线的规则
发布时间：2018-08-21 14:25
PCB布线的文章很多，各种知识点、技能点的技巧文章分布在网上，但核心的其实就三点：
要实现原理图中所要求的功能：要让工厂能够以最具性价比的方式加工出合格的板子来，工程师或着PCBA厂商能将元器件安装在板子上、调试成功；
要保证系统需要的性能：太多不同的信号线，有高速数字的，有对噪声比较敏感的模拟小信号，有大电流的电源供电等等，要保证系统的性能你必须让它们和睦相处互相不能干扰。每个信号线里面都是以电流的形式在传输，而电流产生电、磁场，如何让每个信号线之间的电磁场干扰降到最低？所以才有接地、阻抗匹配、电源去偶、大面积铺地、相邻两层垂直走线等等的设计技巧。这些设计技巧的核心都是为了避免相互之间的电磁干扰，只有从这个本质出发才能够彻底解决板子上的所有问题；
要直观、美观：板子也是给人看的，不仅让自己觉得是个赏心悦目的做品，更重要的是在自己调试、其他人测试、安装、使用体验的时候能够凭着直觉了解到板子上所有的器件及其说明，丝印的放置和设置也是很重要的。
将这三点牢记在心，再辅之与我们生活相关的想象类别，就可以迅速掌握PCB布线里面无数个看似高深的要点了。下面我们还是基于我在摩尔吧视频网站上的直播课的内容用PPT的方式来试一下：
做任何事情先要清楚流程，流程在心，才能掌控一切。PCB布线这一个环节我也从流程上拆分成10个步骤。
你设计的图纸是需要PCB加工厂来给你实现的，你的设计不能超出他们的加工能力，因此第一个就是要跟PCB打板的厂商联系，了解他们的制造能力和规范，记住一点，你获得的服务质量与你付出的代价是成比例的，要根据你的预算和项目的实际情况选择你需要的服务，也就是PCB厂商能够给你保证的生产精度，这直接影响到你板子上的线宽、孔径、线间距等的精度设定，不了解这些信息你设计出来的板子可能无法加工，或者加工出来的板子或出现一系列的问题。
PCB的层数直接与成本相关，就像高速上的车道多少一样，4层、6层当然性能会比2层板要更能保障，更容易布线，但成本自然也是高的，4层板的成本可不只是2层板的2倍，要贵很多。这个要根据实际的项目需求以及选用的器件来决定。
在开始布线之前就要现在CAD工具的设置界面中先把这些来设置好。这些信息都是你需要向PCB加工厂商事先了解的。
在布线的时候两个重要的元素，一个是走线（Track）就如同我们走的马路，另一个就是过孔（Via），就如同我们要从马路一侧到另一侧的过街天桥或地下通道。地下通道不是什么形状都可以的，要考虑到其承载能力以及成本。在这里讲了几条重要的放置原则，对照地下通道的功能就可以理解对过孔的要求了。
连线（Track）是为了将器件的管脚进行电气连接的，也如同我们走的路，其核心是互相之间不要产生干扰。而干扰的渠道就是通过其承载的电流产生的电磁场。这个页面中列出的走线规则从电磁场的相互耦合角度去考虑一切都豁然开朗。更直观的你可以想象一下我们的马路，马路上的行人，如果两条马路靠的太近，行人发出的噪声就会对彼此产生干扰。。。。
时钟是数字电路的核心，其信号纯净与否直接影响到系统的性能，一定要给它一个干净的环境，不要让周围的噪声影响到它，同时也不要让它高速变化的边沿影响到其它的信号。
差分信号在高速的信号传输中被广泛应用，因为其对共模信号的抑制抗干扰能力比较强，比如LVDS信号，他们如同马路上牵手行走的一对对夫妻，要步调一致，而且相邻的两对之间要保持一定的安全距离，否则会互相放电。
这是很多人道听途说，但不明觉厉比较多的一个规则 - 不要走直角、不要走直角！其实在多数的项目中直角没啥显著的负面影响，只是在高速电路中有所体现，那还是牢记在心吧，从一点一滴做起，尽量养成好的习惯 - 不做90度原地转身，即便需要转90度，也分两步走或者来个“无级”转向，这样会相对光滑、连贯。
ooops，装不上了，碰到边上的器件了。。。这种情况时有发生，这是经验之谈，就记住老司机们的教训吧。
雨季来临，有的地方和风细雨，有的地方狂风暴雨，但积水都是不受欢迎的，我们需要将这些积水迅速排掉，通过下水管道流到地下的水网里，从这个层面理解你就可以想象一下PCB上为啥要有比较粗的底线（河道）、大片铺地（湖）、单独的地平面（地下水网），也就能够理解模拟地为何要跟数字地分开，为啥还要单点连接了。闭上眼睛想象一下。。。。
电源上的噪声就如同我们下雨地面上的积水，要将它们及时排放掉，去偶电容就如同一个个的下水道，放置远了路上的崎岖不平也许就导致其根本不起作用了。就地释放、多打几个孔加强排放能力。
开车的体验 - 从A地到B地如果慢速行走，各种路面都是不会有什么影响的，如果高速开车，一定要保证路面的平坦，一个凸起就会将你弹起来，高速的数字信号传输也是如此，就把它想象成一辆辆以120公里/秒行进在高速路上的汽车就行了。