在电子电路设计中，PCB（印刷电路板）的布局和走线是至关重要的环节，它们直接影响着电路的性能、稳定性和电磁兼容性。下面将详细介绍 PCB 布局和走线的相关知识，包括布局原则、布线规则以及各种输出工作层的含义。
- 电路布局
- 元件安装：应按照原理图进行布局，将与集成电路某管脚连接的元件放置在该管脚附近，这样可以减少信号传输的距离，降低干扰。例如，对于一个微控制器芯片，其周边的电阻、电容等元件应紧密围绕芯片布局。
- 信号流程：电路应按信号流程顺序、呈直线布置，使信号能够顺畅地在电路中传输。同时，地线要遵循一点接地的规则，利用板上的长导线作为公共地线，电源负极要接在电路末级。每个芯片的正负供电都要加 0.1uF 和 10uF 退耦电容，以保证电源正负极在交流信号下的等电位，减少电源噪声对芯片的影响。
- 整体美观：电路整体布局应整齐、美观，不仅便于后续的焊接和调试，还能提高电路板的可靠性。
- 信号输入输出：信号的输入和输出线要尽量短，以减少干扰。如果信号输入线过长，它会像一根接收天线一样，接收外界的干扰信号；同理，过长的信号输出线会像发射天线一样，干扰其他电路。
- 不确定参数元件：对于参数不确定、需要通过调试决定的元件，有两种处理方法。一是焊接时用圆孔排座代替，方便更换不同参数的元件；二是使用电位器 + 固定电阻，电位器应预先设置好大概的阻值，使电路基本能正常工作。从信号源调试，有助于缩小故障范围，对某个电路进行更深入的测试。故障的分析和排除实际上是一个推理过程，要根据故障现象找出所有可能的原因。
- 布局操作的基本原则
- 布线层设置：合理设置布线层可以提高布线的效率和电路板的性能。不同的布线层可以用于不同类型的信号传输，如顶层和底层通常用于信号布线，中间层可以用于电源和地线的分配。
- 线宽和线间距的设置：电源是用来载流的，信号线是用来通讯的。线宽应根据电流大小进行合理选择，以确保电源线能够承载足够的电流而不发热。线间距要足够大，以避免相邻信号线之间的串扰。
- 孔的设置：注意绿油的特性，它具有绝缘阻燃的作用。在设置孔时，要考虑到绿油的覆盖情况，避免影响电路板的性能。
- 定义和分割平面层：对平面层进行合理的定义和分割，可以优化电源和地线的分配，减少电磁干扰。
- 布线前仿真：在布线之前进行仿真可以提前发现潜在的问题，如信号完整性问题、电磁兼容性问题等，从而及时调整布线方案。
- 布线的优先次序：扇孔辅助常适用于追求快速走线的情况，优先进行打孔占位，减少回流路径，先走短线，长线后面一起处理。走线和铺铜本质上都是进行电气连接的不同形式，只是适用场景和特点有所不同。
PCB 设计需要遵循一系列规则，以确保电路板的性能和可靠性。这些规则包括地线回路规则、窜扰控制、屏蔽保护、走线的方向控制规则、走线的开环检查原则、阻抗匹配检查原则、走线终结网络规则、走线闭环检查原则、走线的分支长度控制规则、走线的谐振原则、走线长度控制规则、倒角规则、器件去耦规则、器件布局分区 / 分层原则、孤立铜区控制规则、电源与地线层的完整性原则、重叠电源与地线层规则、3W 规则、20H 规则、五 – 五规则等。
PCB 板有多种输出工作层，如顶层丝印层（TopOverlay）、底层丝印层（Bottom Overlay）、顶层信号层（Top Layer）、底层信号层（Bottom Layer）、中间信号层 1（Mid Layer 1）、内电层 1（Power Plane1）、机械层 1（Mechanical Layer）、顶层阻焊层（Top Solder Mask）、底层阻焊层（Bottom Solder）、顶层锡膏防护（Top Paste Mask）、底层锡膏防护（Bottom Paste）、钻孔制图层（Drill Drawing）、钻孔说明层（Drill Guide）、顶层焊盘（Top Pad Master）、底层焊盘（Bottom Pad）、禁止布线层（Keep Out Layer）、混合层（Gerber Panels）等。每个层都有其特定的作用，了解这些层的含义对于 PCB 设计和制造非常重要。此外，一些英文缩写也有特定的含义，如 ko 代表板子外框，.sk 代表板子上所有的过孔，vcut 代表 V 框割，涉及拼版知识。
