在設計PCB時，我們通常依賴於我們通常在互聯網上找到的經驗和技巧。 每個 PCB 設計都可以針對特定應用進行優化。 通常，其設計規則僅適用於目標應用程序。 例如，ADC PCB 規則不適用於 RF PCB，反之亦然。 但是，某些指南可被視為適用於任何 PCB 設計的通用指南。 在這裡，在本教程中，我們將介紹一些可以顯著改進 PCB 設計的基本問題和技巧。
配電是任何電氣設計中的關鍵要素。 您的所有組件都依靠電源來執行其功能。 根據您的設計，某些組件可能具有不同的電源連接，而同一板上的某些組件可能具有較差的電源連接。 例如，如果所有組件都由一條線路供電，則每個組件將觀察到不同的阻抗，從而導致多個接地參考。 例如，如果您有兩個 ADC 電路，一個在開頭，另一個在結尾，並且兩個 ADC 都讀取外部電壓，則每個模擬電路將讀取相對於自身的不同電位。
我們可以用三種可能的方式概括功率分佈：單點源、星源和多點源。
(a) 單點供電：各元件的電源和地線相互分開。 所有組件的電源佈線僅在一個參考點處相遇。 單點被認為適合電源。 但是，這對於復雜或大/中型項目是不可行的。
(b) 星源：星源可以看作是單點源的改進。 由於其關鍵特性，它有所不同：組件之間的佈線長度相同。 星形連接通常用於具有各種時鐘的複雜高速信號板。 在高速信號PCB中，信號通常來自邊緣，然後到達中心。 所有信號都可以從中心傳輸到電路板的任何區域，並且可以減少區域之間的延遲。
(c) 多點來源：在任何情況下都被認為是差的。 但是，它很容易在任何電路中使用。 多點源可能會在組件之間和公共阻抗耦合中產生參考差異。 這種設計風格還允許高開關 IC、時鐘和 RF 電路在共享連接的附近電路中引入噪聲。
當然，在我們的日常生活中，我們不會總是有單一類型的分佈。 我們可以做出的權衡是將單點源與多點源混合。 您可以將模擬敏感設備和高速/射頻系統放在一處，而將所有其他不太敏感的外圍設備放在一處。
你有沒有想過是否應該使用動力飛機？ 答案是肯定的。 電源板是傳輸電源和降低任何電路噪聲的方法之一。 電源層縮短了接地路徑，降低了電感，提高了電磁兼容（EMC）性能。 也是因為在兩側的電源平面上還產生了一個平行板去耦電容，以防止噪聲傳播。
電源板還有一個明顯的優勢：由於面積大，允許更多的電流通過，從而增加了PCB的工作溫度範圍。 但請注意：電源層可以提高工作溫度，但佈線也要考慮。 跟踪規則由ipc-2221和ipc-9592給出
對於帶有射頻源（或任何高速信號應用）的 PCB，您必須有一個完整的接地層，以提高電路板的性能。 信號必須位於不同的平面上，使用兩層板幾乎不可能同時滿足這兩個要求。 如果要設計天線或任何低複雜度的 RF 板，可以使用兩層。 下圖說明了您的 PCB 如何更好地使用這些平面。
在混合信號設計中，製造商通常建議模擬地與數字地分開。 敏感的模擬電路很容易受到高速開關和信號的影響。 如果模擬接地和數字接地不同，接地平面將分開。 然而，它具有以下缺點。 我們應該注意主要由地平面的不連續性引起的分割地的串擾和環路面積。 下圖顯示了兩個獨立接地層的示例。 在左側，返回電流不能直接沿著信號路徑通過，因此將有一個環路區域而不是設計在右側環路區域。
電磁兼容性和電磁干擾 (EMI)
對於高頻設計（例如 RF 系統），EMI 可能是一個主要缺點。 前面討論的地平面有助於降低 EMI，但根據您的 PCB，地平面可能會導致其他問題。 在四層或更多層的層壓板中，飛機的距離非常重要。 當平面之間的電容很小時，電場會在板上擴大。 同時，兩個平面之間的阻抗減小，允許返回電流流向信號平面。 這將對通過平面的任何高頻信號產生 EMI。
避免 EMI 的一個簡單解決方案是防止高速信號穿過多個層。 加去耦電容； 並在信號線周圍放置接地過孔。 下圖顯示了具有高頻信號的良好 PCB 設計。
過濾噪音
旁路電容器和鐵氧體磁珠是用於過濾任何組件產生的噪聲的電容器。 基本上，如果用於任何高速應用，任何 I/O 引腳都可能成為噪聲源。 為了更好地利用這些內容，我們需要注意以下幾點：
始終將鐵氧體磁珠和旁路電容器盡可能靠近噪聲源。
當我們使用自動佈局和自動佈線時，我們應該考慮要檢查的距離。
避免過濾器和組件之間的過孔和任何其他佈線。
如果有地平面，請使用多個通孔將其正確接地。