深度PCB干货：如何画出做好一块电路PCB板

以下文章来源于启芯硬件笔记，作者启芯

点亮星标可及时推送更新文章。       

【启芯硬件笔记：PCB设计全流程实战手册】小伙伴们是否被混乱的封装库拖慢设计进度？又或者纠结8层板叠层结构如何优化？如何快速确定阻抗表等等

本文从原理图符号规范（TI_TPS5430_PWR命名法）、英伟达GPU供电布局拆解，到DDR4数据组±5mil等长控制、军工级6层板叠层黄金比例，深度解析原理图布局布线DFM全流程设计要点，附IPC标准文件+10层高速板模板下载路径。另外掌握HyperLynx仿真或其他高度仿真工具，让你的PCB一板成，一次通过EMC/信号完整性验证。

一、设计流程与核心步骤

首先是准备工作，导入网表前步骤符号库创建规范案例示意，尽量遵循下面的规范

·符号命名清晰简洁：比如采用<厂家_型号_功能>结构（如TI_TPS5430_PWR）

·引脚排列：遵循信号流向（左输入/右输出/上电源/下地）

·参数标注：包含温度系数、公差、功率等级等隐藏字段

2.网络表优化建议，按EDA官方工具导出即可

其次是PCB布局（Component Placement）

对于结构设计，一般根据机械尺寸和安装要求，确定板层数（单层/多层）、固定孔位、接插件位置，划分布线区与非布线区。

一般要求分区布局，可以按电气性能分区（如模拟/数字、高频/低频），遵循“信号流向路径最短”原则。例如，电源模块靠近输入接口，敏感信号远离噪声源。

然后是关键器件优先，要求先放置核心器件（如CPU、高速接口），再围绕其布局外围元件，确保信号路径简洁。 

设计案例分析：

如下图英伟达的板卡布局就非常合理，中间是核心器件英伟达GPU, 旁边围绕的都是显存颗粒，左下角应该是显存的电源，靠近给显存供电，路径最短；整个上方都是Vcore核心电源的供电，看图片是一个8相电源，后面输出的是钽电容，核心电源直接供给GPU芯片，路径也非常短。真个布局合理，美观，整体协调。

布局完之后是布线（Routing）

一般要求分层规划，高速信号优先布在内层以减少干扰，地平面和电源平面需完整，采用“一层地、一层电源”结构降低噪声。敏感信号走内层，采用带状线。

带状线和微带线模型对比 

对于信号完整性（SI），要求控制阻抗匹配（如差分对等长布线），避免直角走线，使用蛇形线补偿时序差异。高频信号需参考完整地平面以减少回流路径。

对于电源完整性（PI），要求采用星型拓扑或平面分割，确保电源路径低阻抗。大电流路径需加宽走线，并添加去耦电容。

设计验证与优化

DRC检查：通过EDA工具验证线宽、间距、孔径等是否符合制造规则（如最小线宽≥6mil）。 

仿真分析：使用SI/PI工具（如HyperLynx）仿真信号完整性、电源噪声和EMC问题，优化布局布线。

DFM优化：确保设计符合PCB厂工艺要求（如避免过密集孔、铜平衡处理），降低成本并提升良率。

输出生产文件

生成Gerber文件（含各层铜箔、丝印、钻孔信息）和IPC网表，提供制板厂光刻与组装依据。

标注特殊要求（如阻抗控制、沉金工艺），并附上3D模型供结构验证。

设计实践建议

1.信号注释标准

·关键信号：添加#标识（如#CLK_24MHz）

·测试点：TP1~TPn顺序编号，间距≥100mil

·版本标记：右下角添加Title Block，详细记录版本信息

2.设计审查要点

·电源树验证：确认各级电源的电压/电流/纹波参数

·接口保护：ESD器件选型（如TVS二极管响应时间≤1ns）

·热设计：计算功率器件结温（Tj=Ta + θja×Pd）

·  其他考虑因素      

二、高级设计技巧与挑战

高速高密设计

层叠设计：8层以上板需采用“信号-地-信号-电源-信号-地xxx”类似的叠层结构，减少串扰。

盲埋孔技术：高密度互联（HDI）板使用激光钻孔，缩短信号路径。

EMC与散热

敏感电路（如射频模块）采用屏蔽罩，关键信号线包地处理。 

大功率器件布局靠近板边，通过散热孔或铜箔导出热量。

可制造性（DFM）

避免<0.2mm的微孔设计以降低钻孔成本，拼板时预留工艺边。

丝印文字远离焊盘，防止焊接遮挡。    

EDA软件：Altium Designer（适合中小规模设计）、Cadence Allegro（高速设计首选）我已经有多次推荐。

仿真工具：Cadence sigirity 全套SIPI工具, ANSYS SIwave（电源完整性）、Keysight ADS（高频信号分析）。

学习资料：《PCB设计秘籍》提供接地、散热等实战技巧；《信号完整性揭秘》详解高速设计理论。        

总结

PCB设计是硬件开发的核心环节，需平衡电气性能、可制造性与成本。从原理图到Gerber输出的全流程中，工程师需掌握EDA工具操作、信号完整性分析和DFM优化能力，并通过持续实践（如高频板设计）积累经验。随着智能化与高速化趋势，仿真验证与多学科协作（如结构、热设计）将愈发重要。

参考资料推荐：

IEEE 315-1975 图形符号标准

IPC-2612 原理图绘制要求 

喜欢本文推送，欢迎关注。