摘 要 印刷电路板（PCB）是电子产品的躯体，其所构成的电气系统至关重要，直接关系到电子产品的性能、可靠性以及使用寿命的长短。为了生产高质量的PCB板，缩短设计时间，避免代价高昂的返工，在设计流程中，做好PCB板的位置设计是非常重要的。本文阐述了PCB元件布局原则，对PCB板的位置设计进行了研究。

关键词 PCB板；位置设计；布局；原则

中图分类号 TN4 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2017）188-0058-02

印刷电路板（PCB）是电子产品的躯体，其所构成的电气系统至关重要，直接关系到电子产品的性能、可靠性以及使用寿命的长短。为了生产高质量的PCB板，缩短设计时间，避免代价高昂的返工，在设计流程中，做好PCB板的位置设计是非常重要的。

在电子设计中，项目原理图设计完成编译通过之后，就需要进行PCB的设计。PCB设计首先在确定了板形尺寸，叠层设计，整体的分区构想之后，就需要进行设计的第一步：元件布局，即将各元件摆放在它合适的位置。做好元器件的布局，是电子设计尤为重要的环节。PCB板元件布局的好坏，影响到整个电子设计的功能，对布线的效果和电子产品的使用寿命都有直接的影响。因此，合理有效的元件布局，是PCB设计成功的第一步。

1 PCB元件布局原则

PCB布局前按照整个功能按模块对电路进行分区。区域规划时依照功能对模拟部分和数字部分隔离，高频电路与低频电路隔离。分区完成之后考虑每个区域内的关键元件，将区域内其他元件以关键元件为重点放置到合适的位置。当放置元件时，同时考虑子系统电路之间的内部电路走线，特别是时序及振荡电路。为了去除电磁干扰的潜在问题，应系统地检查元件放置与布局，以方便走线，降低电磁干扰，满足功能的前提下尽量做到美观。

首先划分区域。根据电路的功能单元，对电路的全部元器件进行整体考虑，按照模块，把各个功能电路单元，划分大体区域，尽量保持方向一致。功能模块比如电源部分，核心控制部分，信号输入处理部分，信号输出处理部分，接插件部分，人机交互部分等等。按照电路板的实际功能需要进行模块区域的划分。一般的原则是电源部分集中布局在板边，核心控制部分在板中间，信号输入部分位于核心控制部分的左边，而信号输出部分位于核心控制部分右边。接插件部分尽量布置在板边，人机交互部分要考虑到人机工程的要求进行合理布局。为达到布局整齐、美观的效果，要在保证电气性能的前提下，将各功能模块的元件放置在栅格上，相互平行，或垂直排列，做到井井有条。

然后，把每个功能模块电路的核心元件作为中心，围绕其来进行布局。在PCB的排列上，各个元器件要排列的均匀、紧凑、整齐划一，尽量避免各元器件之间的引线和连接，以方便布线，减少电磁干扰。在PCB中，特殊的元件比如电源器件、可调器件、发热及热敏感器件、高频部分的关键元件、核心芯片、易受干扰的元件、体积或重量大的器件、带高压器件，以及一些异性元件，这些特殊元件的位置，要认真思考，结合生产实际进行分析。它们的布局，不但要合乎电路功能的要求，而且要符合实际生产的要求。热敏元件应远离发热元件。为了方便散热，发热元件要布置在 PCB 的边缘；若PCB为垂直安装，发热元件应布置在 PCB 的上方。

在电源布局时，尽量让器件布局方便电源线布线走向。布局时需要考虑减小输入电源回路的面积。满足流通的情况下，避免输入电源线满板跑，回路圈起来的面积过大。电源线与地线的位置，要配合恰当，以降低电磁干扰的影响。否则，会出现很多环路，并可能产生噪声。

由于数字电路、模拟电路以及电源电路，它们干扰以及抑制干扰的方法有差别，在对元件进行布局时，要把它们分开布置，按模块分别进行布局。将高频电路与低频电路，进行有效的隔离，或者分成小的子电路模块板，之间用接插件连接。

2 PCB板的位置设计研究

对PCB板的位置进行设计时，要全面考虑各个元件，PCB板整体的尺寸大小要合适。若PCB板的体量过大，则元件布局的线条比较长，不仅会增加成本，而且抗噪声能力也会降低；若PCB板的体量过小，则会影响整个PCB板的散热。要在PCB板的整体尺寸确定后，再研究各个元器件的位置，最后根据各个电路的功能单元划分，对电路的全部元器件分别考虑，分别进行布局。

在PCB板各个元器件的布置上，按照逻辑电路的布局思路，对相互有关联的器件，位置设计上让它们尽量靠近，这样可以提高抗噪声的效果。各种易产生噪声的元器件，位置相互靠近一些。对于大电流电路和小电流电路，以及易产生噪声的器件，它们要尽量远离逻辑电路，以免产生干扰。条件允许的话，应另做电路板。

为了避免印制板导线之间的串扰，在设计布线时，应尽量避免长距离的平等走线，线与线之间的距离要尽量远些。信号线、地线、电源线，尽可能不要交叉。在一些对干扰十分敏感的信号线之间，可设置一根接地的印制线，来有效抑制串扰。采用平等走线可以减少导线电感，但导线之间的互感和分布电容增加，如果布局允许，最好采用井字形网状布线结构，具体的做法是，在PCB板的一面，进行横向布线；PCB板的另一面，进行纵向布线，最后，在交叉孔处，将它们用金属化孔进行连接。

为了避免高频信号通过印制导线时产生的电磁辐射，在印制电路板布线时，应尽量保证导线的连续，避免导线的不连续性。由于时钟信号引线最容易产生电磁辐射干扰，因此在对时钟信号引线进行走线时，要将引线靠近地线回路，驱动器的位置设计，要紧挨着连接器。总线驱动器的位置，应靠近它要驱动的总线。

热设计的布局，要从有利于散热的角度考虑。器件在印制版上的排列方式，应遵循一定的规则：对于采用自由對流空气冷却的设备，最好将集成电路按纵长方式排列；对于采用强制空气冷却的设备，最好将集成电路按横长方式排列。同一块印制板上的器件，应尽可能按其发热量大小及散热程度，进行分区排列。发热量小或耐热性差的器件，应把它布局在冷却气流的最上流；发热量大或耐热性好的器件，应把它布局在冷却气流最下游。

对温度比较敏感的器件，要布局在PCB板温度最低的区域，不可放在发热器件的正上方，以免受到热干扰。在水平面上，多个对温度比较敏感的器件，最好进行交错布局，以避免它们之间的热干扰。

3 结论

综上所述，为了生产高质量的PCB板，避免代价高昂的返工，在设计流程中，必须做好PCB板的位置设计，以最大限度地提高电子产品的性能、可靠性以及使用寿命。

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作者简介：甘雨田，甘肃林业职业技术学院。