硬件设计规范

1．目的：保证印刷电路板设计规范化

1.1 规范PCB的设计工艺。

1.2 保证PCB设计质量和提高设计效率。

1.3 提高PCB设计的可生产性、可测试性、可维护性。

2．适用范围：***********

3．职责：*********************

4.内容

4.1 总则

4.1.1 印刷电路板设计工具为PROTEL软件的PROTEL99se或以上版本。（在本文中以此软件为例，暂不作要求）。

4.1.2 电路板设计流程

1）原理图设计

2）原理图审查

3）建立网络表

4）板面布局设计

5）板面布局审查

6）网络布线

7）电路板审核

8）电路板确认

9）电路板制造

4.2 原理图的设计规范

4.2.1 新增原理图元件库的编写规范

新增原理图元件的大小以安排元件所有I/O脚为基础，并对每一个I/O脚标注其编号和功能，I/O脚的顺序可以与元件一样，也可以按功能区分成不同的区域进行排列。在编写元件时要填写“元件描述”中的相关项目。不要设置隐含I/O脚。(如下图AT89C2051)

4.2.2 新增电路板元件库的编写规范

电路板元件库主要编写元件的I/O脚分布和元件的丝印图，同时定义元件的名称。当元件的体积小于管脚时，丝印图可以标在管脚的内部；当元件的体积大于管脚时，丝印图要按元件实际大小标识；在管脚和丝印图上表示出第一管脚的位置；丝印图上表示元件的缺口位

置；接插件的丝印图要标出元件的大概外形；有方向性的元件要标出元件的正负极。

4.2.3 元件的标识符号的使用方法

元件的标识符号最多用四个大写英文字母表示，并且焊接好元件后，元件的标识符应该清晰可见。如果下表没有列出的新元件，使用前请先报备部门经理，定义标识符后再使用。

4.3布线通用规范

4.3.1电路板设计准备

4.3.1.1需提供的资料

1）准确无误的原理图包括书面文件和电子档以及无误的网络表。

2）封装库中没有的元件，硬件工程师应提供DATASHEET或实物（最好状况是DATASHEET 与实物均有），并指定引脚的定义顺序。

3）提供PCB结构图（为1：1的dxf文件），应标明PCB外框、安装孔、须定位安装的元件位置、禁止布线区、禁止放置元件区、以及元件高度受限区等相关信息（PCB的TOP层与BOTTOM层均须标注）。

4）特殊元件的禁止布线区、锡膏偏移、阻焊开窗（例如有邦定元件的需要将封胶的位置标示出来）以及其它特殊要求。

4.3.1.2仔细阅读原理图，了解电路架构，理解电路工作条件，以及在走线上需要特殊注意

的地方。例如，有振荡的电路、需要区分高频和低频的电路、有小信号放大的线路等。

4.3.2电路板设计流程

4.3.2.1确定元件封装

1）确保所有元件的封装都正确无误且元件库中包含所有元件的封装。

2）标准元件应采用统一元件库中的封装

3）元件库中不存在的封装，应按元件DATASHEET所标尺寸建立封装，并与实物核对。

4.3.2.2建立PCB版框根据PCB结构图，或相应的模板建立PCB文件，包括安装孔、禁布区

等相关信息。

4.3.2.3载入网络表载入网表并排除所有载入问题。

4.3.2.4布局

1．首先确定参考点，一般参考点设定在PCB板左边和底边的边框的交点（或延长线的交点）

2．确定参考点后，元件布局布线均以此参考点为准。布局推荐使用0.1mm的元件布放设计栅格。

3．根据要求先将所有有定位要求的元件固定并锁定

4．依据生产工艺确定PCB设计以及布局要求

A PCB工艺技术参数

B SMT工艺对PCB设计的要求详细要求参考附件1：《SMT工艺设计规范》

C 邦定工艺技术参数

在设计时一般不推荐使用波峰焊工艺。

5.布局的一般基本原则

A 遵循先难后易，先大后小的原则

B 根据信号流向规律放置主要元器件

C 关键信号线的走线尽可能短。

D 强信号线与弱信号线、高电压信号与弱电压信号要完全分开。

E 高频元件间的间隔要充分。

F 模拟信号与数字信号要分开。

6．相同结构电路部分应尽可能采取对称布局。

7. 按照均匀分布、重心平衡、版面美观的标准来优化布局。

8. 同类型的元件应该在X或Y方向上一致。同一类行的有极性分立元件也要力争在X或Y方向上一致，以便于生产和调试。

9. 元件的放置要便于调试和维修，大元件边上不能放置小元件，需要调试的元件周围应有足够的空间。发热元件应有足够的空间以利于散热。热敏元件应远离发热元件。

10. 双列直插元件相互的距离要大于2毫米。阻容等贴片小元件元件相互距离大于0.7毫米。

11. 集成电路的去偶电容应尽量靠近芯片的电源脚，高频最靠近为原则。使之与电源和地之间形成回路最短。

12. 旁路电容应均匀分布在集成电路周围。

13. 元件布局时候，使用同一种电源的元件应考虑尽量放在一起，以便于将来的电源分割。

14. 调整字符。所有字符不可以上盘，要保证装配以后还可以清晰看到字符信息。所有字符在X或Y方向上应一致。字符、丝印大小要统一清楚，字符线条宽度应不小于0.08mm。

15. 应放置PCB的MARK点。

4.3.2.5布局审核布局完成后打印装配图用于检查元器件封装的正确性，并确定顶层及底

层对应关系，以及接插件的信号对应关系。并由结构设计人员确定元件是否有装配干涉等。

4.3.2.6设置规则

1．根据我司产品特点，基本设定为双面板。

2．线宽和线间距的设置

A，当信号平均电流较大时，需要考虑线宽与电流的关系，具体情况可以参考

注：当铜皮作导线通过较大电流时，铜铂宽度与载流量的关系应参考表中的数据降额50%去选择使用，且必须经过实际测试来确认。

B，信号线设定。在方便走线的前提下应提尽量加宽线宽线距，以提高产品可靠性。结合我司供应商的工艺情况推荐使用的最小线宽线距为0.15mm。

C，电路工作电压。线间距的设置应考虑其介电强度。必要时可以在PCB上开槽增加介电强度。

3．过孔设置。

印制板的板厚决定了该板的最小过孔，最小过孔直径约等于1/3板厚。

注：一般不推荐使用埋孔和盲孔，如确实须要，请与供应商联系了解其工艺要求。

4. 测试点

测试孔可以兼做导通孔使用，焊盘直径应不小于1.0mm，测试孔的孔径不小于0.7mm,测试孔中心距应不小于 2.54mm。测试孔避免放置在芯片底下。电路板的设计，在

关键信号点设计相应的测试点，方便生产部门生产测试（一般依照原理图设计要

求）。检测点通常用一个圆形焊盘来设计，焊盘外用圆圈包围表示“◎”。检测点表

示为“TP1、TP2、……”。

如在设计，测试孔不能满足要求时，应与夹具组沟通，请其做好特殊工艺要求的准

备。

5. 特殊布线规则设定

特殊布线规则设定主要是指某些特殊区域需要用到不同于一般设置的布线参数。如

某些高密度元件需要用到较细的线宽、较小的线间距和较小的过孔。某些网络的布

线参数需要调整等。在布线前需要将所有规则加以设置和确认。

6. 平面的定义与分割

A 平面层一般用于电路的电源和地层（参考层），由于电路中可能用到不同的

电源和地层，需要对电源层和地层进行分隔，其分隔宽度要考虑不同电源之间的电位差，电位差大于12V时，分隔宽度大于50mil，反之，可选20～25mil，小板，如内存条等，可以使用小到15mil宽分割线。条件允许的情况下，分隔线应尽量的宽。

B 平面分隔要考虑高速信号回流路径的完整性。

C 当由于高速信号的回流路径遭到破坏时，应当在其它布线层给予补偿。例如

可用接地的铜箔将该信号网络包围，以提供信号的地回路。

D 平面分割后，要确认没有形成孤立的分割区域，实际有效区域足够宽。

7. 印刷电路板板材的选择考虑电路板的制造成本以及性能，一般考虑使用

FR4 。

4.3.2.7电路板布线

1. 布线优先次序

A 密度疏松原则：从印制板上连接关系简单的器件着手布线，从连线最疏松

的区域开始布线，以调节个人状态。

B 核心优先原则：例如DDR、RAM等核心部分应优先布线，类似信号传输线应

提供专层、电源、地回路。其他次要信号要顾全整体，不可以和关键信号想抵触。

C关键信号线优先：电源、模拟小信号、高速信号、时钟信号和同步信号等关键信号优先布线。

2. 尽量为时钟信号、高频信号、敏感信号等关键信号专门布线层，并保证其最小

的回路面积。应采取手工优先布线、屏蔽和加大安全间距等方法，保证信号质量。

4.3.2.8 PCB设计遵循的规则(供设计时参考，具体设计以项目的技术要求为准)

1. 地线设计

接地是抑制干扰的重要方法, 如能将接地和屏蔽正确结合起来使用可解决大部分干扰问题。

A 单点接地与多点接地选择在低频电路中,信号的工作频率小于1Mhz时,它的布

线和元器件间的电感影响较小,而接地电路形成的环流对干扰影响较大, 因而屏蔽线采用一点接地；当信号工作频率大于10Mhz时,地线阻抗变得很大,此时应尽量降低地线阻抗,应采用多点接地法；当工作频率在1～10MHz之间时,如果用一点接地,其地线长度不应超过波长的1/20,否则宜采用多点接地法。

B 数字、模拟电路分开。电路板上既有高速逻辑电路,又有线性电路,应使它们尽

量分开,而两者的地线不要相混,分别与电源端地线相连。要尽量加大线性电路的接地面积。

C 接地线应尽量加粗。若接地用线条很细,接地电位则随电流的变化而变化,致使

电路信号电平不稳,抗噪声性能变坏。因此应将接地线加粗，如有可能,接地用线应在2mm以上。

D 接地线构成闭环路。只用数字电路组成的印刷电路板接地时,根据经验,将接地

电路做成闭环路大多都明显地提高抗噪声能力。其原因是：一块印刷电路板上有很多集成电路,尤其遇有耗电多的元件时,因受到线条粗细限制,地线产生电位差,引起抗噪声能力下降,若成环路,则其差值缩小。

2. 电源线的布线方法除了要根据电流的大小,尽量加粗导体宽度外,采取

使电源线、地线的走向与数据传递的方向一致,将有助于增强抗噪声能力。去耦电

容配置在印刷电路板的各个关键部位配置去耦电容应视为印刷电路板设计的一项常

规做法。

A 电源输入端跨接10～100μF的电解电容器。

B 原则上每个集成电路芯片都应安置一个0.1μF的陶瓷电容器, 如遇印刷电路

板空隙小装不下时, 可每4～10个芯片安置一个1～10μF的限噪声用的钽电容器.

C 对于抗噪声能力弱、关断时电流变化大的器件应在芯片的电源线(Vcc)和地线

(GND)间直接接入去耦电容。

D 电容引线不能太长,特别是高频旁路电容不能带引线。

4. 窜扰控制

A 加大平行布线的间距，遵循3W规则。

B 在平行线间插入接地的隔离线。

C 减少布线层与地平面的距离。

5. 屏蔽保护

一些比较重要的信号，如时钟信号，同步信号, 将所布的线上下左右用地线隔

离。

6. 相邻层的走线方向成正交结构，避免将不同的信号线在相邻层走成同一方向，

以减少不必要的层间窜扰；当由于板结构限制难以避免出现该情况，特别是信号速

率较高时，应考虑用地平面隔离各布线层，用地信号线隔离各信号线。

7. 一般不允许出现一端浮空的布线，主要是为了避免产生“天线效应”，减少不

必要的干扰辐射和接受，否则可能带来不可预知的结果。

8. PCB设计中应避免产生锐角和直角，产生不必要的辐射，同时工艺性能也不

好。所有线与线的夹角应≥135°。

9. 孤立铜区也叫铜岛，将带来一些不可预知的问题，因此将孤立铜区与别的信号

相连，有助于改善信号质量。通常是将孤立铜区接地或删除。在实际的制作中，PCB

厂家将一些板的空置部分增加了一些铜箔，这主要是为了方便印制板加工，同时对

防止印制板翘曲也有一定的作用。

10. 电路板上的标记字符

A 应有电路板的名称、物料编码、日期版本号。

B 应有与原理图相对应的端口名称及字符。

C 电路板上所有的元件必须有唯一的标识符号和编码，元件有极性的要标出

极性，多个焊接脚的元件要标出第一脚的位置。

D 电路板上的元件一般只标出符号和编号。

4.4 设计审核

P CB设计审核的基本原则是谁设计谁负责，设计者不得将发现设计错误的任务寄希

望于审核人。

4.4.1 PCB总体规划的审核

1． PCB上各个器件的布局布线应合理，并保证PCB上具有良好的电气性能。

2. PCB上元件放置应与PCB外层尺寸相符，各个接口部分位置、方向、封装、管脚是否正确，元件放置是否有超高等现象。

3. 是否出现元件重叠的现象,并且检查该现象是否可允许。

4.4.2原理图审核

PCB的文件输出的元件序号与原理图上序号的对应关系，避免出现两者序号不对应的现象。

4.4.3光绘图审核

1 白油层：

A PCB上应正确提供给用户设置的内容进行说明，并与说明书上的内容

相符，特别是器件序号和管脚序号说明。

B PCB上各个元件的白油应正确说明器件的正负极性、插件及焊接方向。

C PCB上的白油版本应符合命名规则。

2. 铜箔层：

A 应充分考虑安规的要求，高压、强电部分应留有足够的排电间隙。

B 应充分考虑FCC的要求，对高频及地部分应着重处理。

C PCB是否符合SMD要求，包括元件封装、焊盘、定位标志。

D对特殊要求设计的器件、网路的处理是否得当(包括走线宽度、空间间隙等)。

E 如果对网络进行了修改，应审核修改后的网路是否连接正确。

3. 钻孔图：

板上各个元件焊盘，过孔大小应适当，避免出现插件困难及工程制作困难等问题。

4. 阻焊层：

审查是否可能会出现过波焊时焊盘或过孔会出现连焊现象。