一、不要急于使用自动布线 自动布线是 PCB设计软件的一项功能，可以让布线过程更容易，会遵循所有必要的规则在PCB布局中路由电路连接。 但会遇到以下问题： 低效路由 信号完整性问题 元件布局不合理 灵活性有限 不适合复杂的设计 不适合高密度 PCB 对路由的有限控制 兼容性问题 还是建议手动布线，你可以在放置完所有组件后，用自动布线来检查完成度。在布线过程中，如果某些关键连接点没有连接到，你可以使用自动路由轻松识别。 不要急于使用自动布线 二、元件放置 必须合理地放置元器件，例如例如连接、印刷电路板安装器件、电源电路、精密电路和重要电路按该顺序放置。元器件放置好了，有以下好处： 减少散热 增强信号完整性 提高可靠性 优化路由 元件放置 三、微调组件布局 在放置完元器件后，需要微调，有几个规则： 1、方向 确保相同的部件都面向相同的方向，有助于焊接。 左边在同一个方向，右边随意放置 2、排列 避免将较小的元件放在较大的元件后面，因为焊接大型元件可能会损坏小元件并导致安装问题 左边比较好，小元件夹在中间 3、SMT 和 THT元件 将所有表面贴装（SMT）元件放置在电路板的同一侧，所有通孔（THT）元件放置在电路板的顶部。 四、走线宽度和走线之间的间距 在布线过程必须要考虑走线宽度和走线之间的间距。这两个都会影响到许多，例如 受控阻抗 载流量 信号完整性 最小化串扰 热管理 五、布线 布线是PCB布局设计过程中元器件放置后重要的部分，必须要小心考虑PCB设计规则和指南，以及PCB走线设计。 1、确定使用标准轨道宽度 在设计中平衡使用的标准轨道尺寸，轨道太窄和太近，容易发生短路。 2、考虑承载电流的走线尺寸 细走线只能承载有限的电流。 PCB 走线的建议最大电流 电流 （安培） 1 盎司板的宽度 （千） 2 盎司板的宽度 （千） 1 10 5 2 20 15 3 50 25 3、固定印刷电路板焊盘与孔的比例和尺寸 通常使用大约 1.8:1（焊盘：孔）的比率，但有时使用比孔大 0..5 毫米的焊盘作为测量值。随着焊盘和孔尺寸的减小，比率也会变化。 布线 六、放置电源、地线和信号线 1、找到电源和地平面层 电源层和接地层应始终放置在电路板内部，同时保持对称和居中，可以防止电路板弯曲。 为了确保牢固稳定的走线宽度并消除组件之间的菊花链电源连接，建议在为 IC 供电时为每个电源使用公共通道。 2、信号走线连接 据原理图的设计连接信号线。通常建议在组件之间采用最短、最直接的路径。 元件必须在水平路径上无偏差地固定和定位，建议在电路板元件出口处主要水平走线，然后在出口后进行垂直走线。 由于焊接过程中焊料的迁移，元件将在水平方向上被固定。如下图的上半部分所示。 推荐接线方法（箭头表示焊料流动方向） 由于焊接过程中焊料流动，下图下半部分的信号走线机制可能会导致元件偏斜。 不推荐接线方法（箭头表示焊料流动方向） 3、定义网络宽度 PCB需要承载许多不同电流的网格，将决定所需的网络宽度，建议低电流模拟和数字信号的宽度为 10mil，当电流超过 0.3 A时，就加宽线路。 具体可以在网上找一个线宽计算器。 七、有效隔离 电源电路中的大电压和电流尖峰可能会干扰低电压电流控制电路。需要遵循以下以下技巧： 1、隔离 确保电源与电源和控制地隔离，如果必须要连接，要确保靠近电源路径的末端。 2、放置 如果中间有接地层，则提供微小的阻抗通道，屏蔽控制信号免受电源电路干扰。 模电隔离 八、散热问题 1、识别散热多的组件 先是考虑PCB上哪些组件散热最多，然后根据规则传递产生的热量，可以使用散热器和冷却风扇来保持组件温度较低，重要组件远离过热源。 2、添加热风焊盘 在通孔元件上使用热风焊盘，通过降低元件引脚处的散热率来使焊接更容易。 焊盘 九、DFM 检查 在 PCB布线布局完成后，必须要进行检查。 先从电气规则检查 (ERC) 和设计规则检查 (DRC) 开始，确保设计符合所有规则和限制。
目录 一：常见疑问 1.1 关于电容的常见术语 1.2 实际项目中的电容取值例子 二：电容理论知识 2.1 大电容特点 2.2 小电容特点 2.3 实际组合使用的方案策略 2.4 实际应用 2.5 电容的阻抗特性 三：电容选型 3.1 如何选择滤波电容的容值 3.2 电容的数量 3.3 滤波方式：去耦与旁路 3.4 电容等效阻抗公式 四：电容谐振频率 4.1 公式 4.2 封装形式对应谐振频率参考 4.3 自谐振频率（SRF） 4.4 评估电容效果 4.5 总结 一：常见疑问 1.1 关于电容的常见术语 在电源滤波中，选择合适的电容至关重要，为什么常见电路中都是大电容和小电容搭配起来使用呢？ 这个电路电容为什么要取这个值？ 万能的滤波电容瓷片电容0.1uf? 怎么区分低频信号和高频信号，参考值是什么？ 怎么区分大电容和小电容，参考值是什么？ 电容作用：滤波、去耦、旁路、储能… 1.2 实际项目中的电容取值例子 1.下图电源3.3V电源滤波电容值有：0.1uf、1uf、10uf 2.图二电源 BAT电源滤波电容值有：0.1uf（100nf）、100uf; +6V 电源端滤波电容值有:0.1uf、22uf。 二：电容理论知识 2.1 大电容特点 体积大：大电容通常具有较大的体积，并采用多层卷绕的结构，这样会导致较大的分布电感（也称为等效串联电感，ESL）。 高频性能差：由于电感对高频信号的阻抗较大，大电容在高频信号中的表现不佳。 2.2 小电容特点 体积小：小电容由于容量较小，可以做得更小，减少了引脚的长度，从而降低了ESL。小电容采用平板电容结构，这样子具有很好的高频性能。 低频性能差：虽然小电容对高频信号具有良好的滤波能力，但对于低频信号的阻抗较大。 2.3 实际组合使用的方案策略 为了有效滤除低频和高频信号，通常会将一个大电容与一个小电容并联使用； 大电容：主要用于滤除低频噪声，因为它对低频信号的阻=阻抗较低。 小电容：用于滤除高频噪声，因为它对高频信号的阻抗较低。常采用0.1uf瓷片电容在这种应用中表现良好。对于更高频率的信号，可以并联更小的电容，如几pf或几百pf的电容。 2.4 实际应用 在数字电路中，每个芯片的电源引脚上通常会并联一个0.1uf的电容到地，这种电容也被为去耦电容（或电源滤波电容），其目的是滤除高频信号。电容应该尽可能靠近芯片，以提高滤波效果。 下面是常见PCB布局，一个对一个错。对于电容，一连串电容在一起是原理图设计是为了方便，但实际PCBlayout要考虑作用，不能做无情的拉线工。 2.5 电容的阻抗特性 在理想情况下，电容的阻抗随频率的增加而降低 (Z=1/jwC). 然而，实际电容因引脚的分布电感效应而不是完全的理想电容。当频率超过电容的自谐振频率（SRF）时，电容的阻抗表现出电感特性，导致其在高频下的阻抗反而会增加。相反，电感也有类似的特性。 总之，大电容与小电容的组合可以有效地覆盖从低频到高频的信号范围，实现优良的电源滤波效果。大电容负责滤除低频干扰，小电容负责处理高频噪声，两者的搭配能够更全面地抑制电源干扰。 三：电容选型 3.1 如何选择滤波电容的容值 滤波电容的具体容值选择需要根据你的PCB主要工作频率以及可能对系统造成影响的谐波频率来决定。 可以查阅相关厂商提供的电容资料，或参考厂商提供的资料库软件，结合实际需求进行选择。 3.2 电容的数量 至于滤波电容的数量，并没有固定的标准，要根据具体需求来决定。多加一两个电容是可以的，暂时不需要的可以先不贴，根据实际调试情况再选择适合的容值。 如果你的PCB主要工作频率较低，加两个电容通常就够了，一个用于滤除纹波，一个滤除高频信号。如果会出现较大的瞬时电流，建议再增加一个较大的钽电容。 3.3 滤波方式：去耦与旁路 滤波电容的作用包含两个方面：去耦和旁路。 一般来说，数字电路中的去耦电容选择0.1uf即可，适合于10MHZ以下的频率； 20MHz以上的频率需要1到10uf的电容来更好地去除高频噪声，具体可以选择C=1/f来计算。 而旁路电容一般选择较小的容值，根据谐振频率，通常选择0.1uf或0.01uf。 3.4 电容等效阻抗公式 提到电容，各种各样的名称可能会让人困惑，例如旁路电容、去耦电容和滤波电容等等。其实，无论如何称呼，它们的原理都是相同的，都是利用电容对交流信号呈现低阻抗的特性。这一点可以通过电容的等效阻抗公式来理解： 在公式中，工作频率f越高，电容值C越大，则电容的阻抗Xcap越小。 在电路中，电容的作用如下： 1、如果电容的主要作用是为交流信号提供低阻抗通路，那么它就被称为旁路电容； 2、如果主要是为了增加电源和地的交流耦合，减少交流信号对电源的影响，那么它就被称为去耦电容； 3、如果用于滤波电路中，则称为滤波电容。 4、 此外，对于直流电压，电容器还可以作为电路的储能元件，利用充放电起到类似电池的作用。 四：电容谐振频率 4.1 公式 实际上，电容在电路中的作用往往是多方面的，因此不必过于纠结其具体定义。为了简化，在本文中，我们将所有应用于高速PCB设计中的电容统称为旁路电容。 电容的基本功能是通交流、隔直流，理论上讲，用于电源滤波的电容越大越好。 然而，由于引线和PCB布线的影响，电容在交流信号下的等效电路是一个电阻、电感、电容的串联，这个电阻称为等效串联电阻ESR，电感称为等效串联电感ESL。 实际电容表现为电感和电容的并联电路（电容本身的电阻有时候也不可忽略）。 这就引出了谐振频率的概念： 下图是电容的阻抗随频率变化的曲线，类似于一个V字型 -阻抗最低点对应的频率是电容的谐振频率 在谐振频率点，电容表现的容抗最低，在f0点左侧电容表现为容性，在f0右侧电容表现为感性。 滤波就是要选择对应纹波噪声频率处阻抗低的电容，这样在电容上产生的电压波动小，滤波效果也就好 4.2 封装形式对应谐振频率参考 在谐振频率以下，电容呈容性； 在谐振频率以上，电容呈感性。因此，大电容一般用于低频滤波，小电容用于滤高频波。 这也解释了为什么同样容值的电容，SMT封装比DIP封装的滤波频率更高，同样容值的SMT封装电容器相比于DIP封装电容器，能够提供更好的高频噪声滤波效果。这也是为什么在高速数字电路和射频应用中，SMT电容器更受青睐的原因。 以下是一些电容值与其对应的谐振频率参考： 从上面瓷片电容曲线我们可以得出一个结论，容量大的电容整体阻抗小，谐振频率低，主要滤除频率相对较低的纹波和噪声；容量小的电容整体阻抗大，谐振频率高，主要滤除频率相对较高的纹波和噪声 从下面铝电解电容曲线我们可以知道，它的谐振频率一般在10kz到100khz左右，主要滤除低频的纹波和噪声，所以我们对芯片电源滤波时，需要根据实际纹波和噪声的频率来选择电容的容值，而不是一成不变的选择某个容量的容值。 并联电容的阻抗曲线如下图所示 电容并联后的实际阻抗曲线如下图所示 有两个阻抗相对较低点，这样能增大滤除的纹波和噪声的频率范围，如果是多个同样容值的电容并联，并不能改变电容并联的谐振频率，但是能整体降低电容的阻抗，就相当于多个电阻并联，等效电阻是减少的，对滤除该谐振频率附近的纹波和噪声也是有作用的。 不过，这些数据仅供参考。正如老工程师们所说，选择电容主要还是依靠经验。 更可靠的做法是将一个大电容和一个小电容并联，一般要求两者的容值相差两个数量级以上，这样子可以覆盖更广的滤波频段。 通常来说，大电容用来滤除低频段，小电容用来滤除高频段。电容值与所需的频率的平方成反比。 选择 合适的电源滤波电容并不复杂，只需要掌握一些基本的原则和方法。 理论上，理想的电容器阻抗随着频率的增加而减少（1/jwC)。然而，由于电容引脚的电感效应，电容器实际上表现为LC串联谐振电路，其自谐振频率（SRF）决定了电容在高频下的行为。当频率超过SRF时，电容会变成一个电感，从而大幅降低对高频干扰的抑制效果。因此，通常需要将一个较小的电容并联在地上，以补偿这个效果。 具体原因是，小电容的自谐振频率较高，对高频信号提供了更好的接地通路。因此，在电源滤波电路中，我们常常采用“大电容滤除低频，小电容滤除高频”的方法。这样做的根本原因在于不同电容的自谐振频率（SRF）值不同。 从这个角度考虑，也可以理解为何在电源滤波设计中，电容应尽可能靠近地线安装，以最大程度地提高滤波效果。 4.3 自谐振频率（SRF） 在实际设计中，确定电容的自谐振频率（SRF）可能会遇到一些疑问，例如如何查找SRF值，如何选择不同的SRF值的电容，以及是否使用一个还是多个电容。 1.自谐振频率（SRF）与电容值的关系 自谐振频率（SRF）受到电容值和电容引脚电感的影响，因此相同容值的不同封装形式（如0402、0603或直插式电容）的SRF值可能不同。 2.如何获取SRF值 查看器件数据手册，许多电容的SRF值可以在数据手册中找到。例如，22pf的0402电容其SRF值大约为2GHz。 4.4 评估电容效果 1.软件仿真 使用仿真软件检查电容在电源滤波电路中的表现，确保它能在你所需的工作频带内提供足够的噪声抑制。如果仿真结果显示滤波效果良好，则可以继续进行实际电路测试。 2.实际电路测试 在实际电路中，尤其是手机等设备的LNA（低噪声放大器）电源滤波中，良好的电源滤波能显著改善接收灵敏度，通常可以提高几个dB。实际测试可以仿真结果，并根据测试结果进一步优化电路设计。 4.5 总结 通俗比喻：可以把电容想象成一个漏水的容器，而交流电的峰值到来就像是往容器里加水。 1.如果容器漏水的速度是固定的，那么频繁加水时（高频信号）需要一个较小的容器（小电容），以保持水位稳定。 2.而在加水次数较少的情况下（低频信号），则需要一个较大的容器（大电容），以减少因漏水导致的水位下降。 3.这样，通过合适的电容选择，可以更好地维持电源的稳定性和滤波效果。
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