xxxxx有限公司 企业标准
PCB设计规范
xxxxx有限公司研发部
2012-7-1起草
目 录
前 言 .......................................................................................................................................... 3 1.目的和适用范围 ..................................................................................................................... 4
1.1.目的 ............................................................................................................................... 4 1.2.适用范围 ....................................................................................................................... 4 2.术语和丝印图 ......................................................................................................................... 5
2.1.术语 ............................................................................................................................... 5 2.2.丝印层 ........................................................................................................................... 5 3.设计过程 ................................................................................................................................. 7
3.1.原理图 ........................................................................................................................... 7 3.2.网络表 ........................................................................................................................... 7 3.3.PCB板 .......................................................................................................................... 7 4.PCB布局 ................................................................................................................................ 8
4.1.wwwwPCB布局原则 ................................................................................................... 8 4.2.xxPCB布局布线的经验 .............................................................................................. 9 4.3.布局基本规则 ............................................................................................................. 10 4.4.抗干扰措施和电磁兼容性 ......................................................................................... 12 5.Protel99se基本操作 ............................................................................................................. 15
5.1.原理图和PCB的绘制步骤 ....................................................................................... 15
5.1.1.绘制SCH .......................................................................................................... 15 5.1.2.绘制PCB .......................................................................................................... 17 5.1.3.自制SCH和PCB库封装................................................................................ 18 5.2.电表PCB的绘制 ....................................................................................................... 18
5.2.1.485模块 ............................................................................................................ 18 5.2.2.电源模块 ........................................................................................................... 19 5.2.3.计量模块 ........................................................................................................... 19 5.2.4.其他模块 ........................................................................................................... 20 5.3.常用操作技巧 ............................................................................................................. 20 6.PCB规则设置 ...................................................................................................................... 21
6.1.设置软件工作环境 ..................................................................................................... 21
6.1.1.软件规则设置 ................................................................................................... 21 6.1.2.软件参数设置 ................................................................................................... 22 6.2.铺地设置 ..................................................................................................................... 24 6.3.泪滴焊 ......................................................................................................................... 24 6.4.DRC检测 .................................................................................................................... 25 附录.1 .......................................................................................................... 错误!未定义书签。 附录.2 .......................................................................................................... 错误!未定义书签。 附录.3 .......................................................................................................... 错误!未定义书签。
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前 言
一个技术、运行可靠的硬件平台是公司产品质量的基础，硬件工程师职责神圣，责任重大。
一、充分利用公司现有的成熟技术，保持产品技术上的继承性。
二、坚持采用开放式的硬件构架，把握硬件技术的主流和未来发展，在设计中考虑将来的技术升级。
三、应勇于尝试新的先进技术之应用，在产品硬件设计中大胆创新。 四、在设计中考虑成本，控制产品的性能价格比达到最优。 五、技术开放，资源共享，促进公司整体的技术提升。 产品硬件项目的开发需综合考虑以下几点：
首先是要明确硬件总体需求情况，如CPU处理能力、存储器容量及速度，I/O端口的分配、接口要求、电平要求等。
其次，根据需求分析制定硬件总体方案，寻求关键器件及技术资料、技术途径、技术支持，要比较充分地考虑技术可能性、可靠性及成本控制，并且对开发调试工具提出明确要求。关键器件索取样片。
第三、总体方案确定后，绘制硬件原理图、PCB布线，同时完成开发物料清单、新器件申请、物料申领。
第四、领回PCB板及物料清单后焊好2～3块样板作调试，配合软件人员对原理设计中的各个功能进行测试，必要时修改原理图并作记录。
第五、完善并第二次绘制PCB板。
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1.目的和适用范围
1.1.目的
本规范拟制定了电子电能表产品PCB设计的流程和原则，以提高PCB的设计效率，使得 PCB 的设计满足可生产性、可测试性、EMC、EMI 等的技术规范要求，提高产品的工艺、技术、质量和成本优势。
1.2.适用范围
本《规范》适用于xxxxx有限公司所有电表PCB板的设计。
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2.术语和丝印图
2.1.术语
SMD：Surface Mount Devices/表面贴装元件。 RA：Resistor Arrays/排阻。
MELF：Metal electrode face components/金属电极无引线端面元件. SOT：Small outline transistor/小外形晶体管。 SOD：Small outline diode/小外形二极管。
SOIC：Small outline Integrated Circuits/小外形集成电路.
SSOIC： Shrink Small Outline Integrated Circuits/缩小外形集成电路. SOP： Small Outline Package Integrated Circuits/小外形封装集成电路. SSOP： Shrink Small Outline Package Integrated Circuits/缩小外形封装集成电路.
TSOP： Thin Small Outline Package/薄小外形封装.
TSSOP： Thin Shrink Small Outline Package/薄缩小外形封装. CFP： Ceramic Flat Packs/陶瓷扁平封装.
SOJ：Small outline Integrated Circuits with J Leads/ “J” 形引脚小外形集成电路。
PQFP：Plastic Quad Flat Pack/塑料方形扁平封装。 SQFP：Shrink Quad Flat Pack/缩小方形扁平封装。 CQFP：Ceramic Quad Flat Pack/陶瓷方形扁平封装。
PLCC：Plastic leaded chip carriers/塑料封装有引线芯片载体。 LCC ：Leadless ceramic chip carriers/无引线陶瓷芯片载体。 DIP：Dual-In-Line components/双列引脚元件。
PBGA：Plastic Ball Grid Array /塑封球栅阵列器件。
2.2.丝印层
常用元器件丝印图形式样如表1所示，应该反映出元器件的安装方向、占地面积、极性或引脚号。对需要固定或使用中要占用空间的器件，丝印框应该把这些空间考虑在内，在接插件四边都标注，其中弯式接插件靠印制板外侧的一边不用标注。最后标注电表型号（系列号-X型）、功能代号、版本号、设计时间及厂标等。
（1）产品名称、型号及标识的放置 （2）元器件丝印的放置 （3）模块标示汉字的放置
（4）测试钩和测试孔标识的放置 （5）字体放置的要求
表1 常用元器件丝印图形式样 元件类型 推荐丝印图形 说 明 SMD电阻 命名举例：0402R，0603R，0805R，1206R。 5
SMD电容 SMD二极管 例IN4007 SMD三极管 例8550 SOP类 PLCC类 命名举例：0402C，0603C，0805C，1206C。 举例：7227标出极性符号。 命名举例：SOT23，SOT89。 命名举例： SO-8，SOP4，SOP16等 凹槽表示安装方向， 命名举例：PLCC-20， PLCC-28， PLCC-44。 QFP类 插装电容 命名举例：QFP-28， QFP-36， QFP-44， QFP-52，CQFP-68， QFP-84。 命名举例：SIP2，标出极性符号。 型号和日期 建议用简化外形绘制。 命名举例：WXHT 公司名称 DDZY422GW-V3.0 功能代号和版本号 其他 6
3.设计过程
3.1.原理图
电路原理图，用原理图设计工具（protel99se）绘制的、表达硬件电路中各种器件之间的连接关系的图。首先要对电表功能、电路原理及元器件手册充分了解，在与原理图设计者充分交流的基础上，确认板上的电气网络正确连接，对于原理图中确定有疑问的地方，要及时指出，并积极协助原理图设计者进行核实修改。
3.2.网络表
网络表是PCB自动布线的灵魂，也是原理图设计与印刷电路版（PCB）设计的接口，只有将网络表装入后，才能进行电路版的布线。在原理图设计的过程中，ERC检查不会涉及到零件的封装问题。因此，原理图设计时，零件的封装可能被遗忘，在引进网络表时可以根据设计情况来修改或补充零件的封装。网络表由原理图设计工具自动生成的、表达元器件电气连接关系的文本文件，一般包含元器件封装、网络列表和属性定义等组成部分，PCB 设计人员应根据所用的原理图和PCB设计工具的特性保证网络表的正确性和完整性。
3.3.PCB板
进入PCB系统后的第一步就是设置PCB设计环境，包括设置格点大小和类型，光标类型，版层参数，布线参数等等，大多数参数都可以用系统默认值。然后根据机械外壳和电路板尺寸绘制PCB电路板，确定电路板的边框，包括电路板的尺寸大小等。
在绘制电路板的边框前，一定要将当前层设置成Keep Out层，即禁止布线层。在需要放置固定孔的地方放上适当大小的焊盘，对于3mm 的螺丝可用6.5～8mm 的外径和3.2～3.5mm 内径的焊盘。
注重已有的成功版本的沿袭和成熟PCB样板的参考，尽量采用公司设计的标准元器件库中的现成元件库，若元器件没有对应的元件库，需根据所选器件的技术手册中的标准尺寸自己做元件库。特别注意：特殊元件和大尺寸元器件（液晶显示、背光、变压器、电流互感器、电池、继电器、电解电容等）的位置和安装，PCB安装螺孔定位尺寸（螺孔直径=3.5mm），接插件连接方法及安装方法。
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4.PCB布局
在设计中，布局是一个重要的环节。布局结果的好坏将直接影响布线的效果，因此，合理的布局是PCB设计成功的第一步。PCB布局的原则是美观大方，疏密得当，符合电气特性，利于布线，尽量分成模块。在可能的情况下将元器件摆放整齐，并尽量保证各主要元器件之间和模块之间的对称性。尽量减少丝印框，并突出各模块。模块的汉字或英文标示尽量放在对称和平行一致的位置上，并能体现模块的名称和美感。
布局完成后应对PCB布局进行检查，一般检查有如下几个方面： (1)印制板尺寸应与加工图纸尺寸相符，有定位标记，设置参考点； (2)元器件应保证在二维、三维空间上无冲突； (3)元器件布局应疏密有序，排列整齐；
(4)需经常更换的元器件应保证能方便的进行更换；
(5)热敏元件与发热元件之间要保持适当的距离，在需要散热的地方，应加装散热器，同时保证空气流动的通畅；
(6)可调元器件应保证能方便进行调整； (7)信号流程应保持顺畅且互连最短； (8)尽可能保证过孔数量最少；
(9)禁止使用Ctrl＋X或Ctrl＋Y对器件进行翻转； (10)一块PCB上孔的内径尺寸不能超过9种。
(11) 除液晶、按键、红外和指示灯外其他元器件在反面焊接，可使电路受到顶面屏蔽的保护。优先采用表面贴装（SMT）、热风回流焊、波峰焊焊接工艺技术，元器件布局在同一面。
4.1.（wwww）PCB布局原则
（1）根据结构图设置板框尺寸，按结构要素布置安装孔、接插件等需要定位的器件，并给这些器件赋予不可移动属性。 按工艺设计规范的要求进行尺寸标注。
（2）根据结构图和生产加工时所须的夹持边设置印制板的禁止布线区、禁止布局区域。根 据某些元件的特殊要求，设置禁止布线区。
（3）综合考虑PCB性能和加工的效率选择加工流程。 加工工艺的优选顺序为：元件面单面贴装——元件面贴、插混装（元件面插装焊接面贴 装一次波峰成型）——双面贴装——元件面贴插混装、焊接面贴装。
（4）布局操作的基本原则
A. 遵照“先大后小，先难后易”的布置原则，即重要的单元电路、核心元器件应当优 先布局．
B. 布局中应参考原理框图，根据单板的主信号流向规律安排主要元器件．
C. 布局应尽量满足以下要求：总的连线尽可能短，关键信号线最短;高电压、大电流信号 与小电流，低电压的弱信号完全分开;模拟信号与数字信号分开；高频信号与低频信 号分开；高频元器件的间隔要充分．
D. 相同结构电路部分，尽可能采用“对称式”标准布局； E. 按照均匀分布、重心平衡、版面美观的标准优化布局；
F. 器件布局栅格的设置，一般IC器件布局时，栅格应为50--100 mil，小型表面安装器件，如表面贴装元件布局时，栅格设置应不少于25mil。
G. 如有特殊布局要求，应双方沟通后确定。
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（5）同类型插装元器件在X或Y方向上应朝一个方向放置。同一种类型的有极性分立元件也 要力争在X或Y方向上保持一致，便于生产和检验。
（6）发热元件要一般应均匀分布，以利于单板和整机的散热，除温度检测元件以外的温度 敏感器件应远离发热量大的元器件。
（7）元器件的排列要便于调试和维修，亦即小元件周围不能放置大元件、需调试的元、器 件周围要有足够的空间。
（8）需用波峰焊工艺生产的单板，其紧固件安装孔和定位孔都应为非金属化孔。当安装孔 需要接地时，应采用分布接地小孔的方式与地平面连接。
（9）焊接面的贴装元件采用波峰焊接生产工艺时，阻、容件轴向要与波峰焊传送方向垂直， 阻排及SOP（PIN间距大于等于1.27mm）元器件轴向与传送方向平行；PIN间距小于1.27mm（50mil)的IC、SOJ、PLCC、QFP等有源元件避免用波峰焊焊接。
（10）BGA与相邻元件的距离>5mm。其它贴片元件相互间的距离>0.7mm；贴装元件焊盘的 外侧与相邻插装元件的外侧距离大于2mm；有压接件的PCB，压接的接插件周围5mm 内不能有插装元、器件，在焊接面其周围5mm内也不能有贴装元、器件。
（11）IC去偶电容的布局要尽量靠近IC的电源管脚，并使之与电源和地之间形成的回路最 短。
（12）元件布局时，应适当考虑使用同一种电源的器件尽量放在一起，以便于将来的电源分 隔。
（13）用于阻抗匹配目的阻容器件的布局，要根据其属性合理布置。串联匹配电阻的布局要靠近该信号的驱动端，距离一般不超过500mil。 匹配电阻、电容的布局一定要分清信号的源端与终端，对于多负载的终端匹配一定要在 信号的最远端匹配。
（14）布局完成后打印出装配图供原理图设计者检查器件封装的正确性，并且确认单板、背 板和接插件的信号对应关系，经确认无误后方可开始布线。
4.2.xxPCB布局布线的经验
（1）电磁兼容考虑，强、弱电分开，数字、模拟信号分开，数字电路区(即怕干扰、又产生干扰)、模拟电路区(怕干扰)、功率驱动区（干扰源）。
（2）计量弱电信号输入通道的特殊布置：尽量短、对称性、屏蔽好。同一功能的电路，应尽量按照信号流向放置，保证连线简洁，导线长度尽量短以减少辐射干扰信号，关键的线尽量短而粗，并在两边加上保护地。
（3）时钟产生器（晶振和钟振）要尽量靠近用到该时钟的器件（计量芯片和单片机），时钟线要尽量短。时钟振荡电路下面、特殊高速逻辑电路部分要加大地的面积，不要走其它信号线，保证周围电场趋近于零。
（4）每个集成电路的电源输入脚和地之间（电源引线先接去耦电容再到芯片引脚，引脚主要有：+12V、+5V、G485、VCC、VREF、AVCC、DVDD、Reset，同时这些关键信号应预留测试点，以方便生产和维修检测用），需加一个去耦电容且尽可能贴近芯片（一般采用高频性能好的独石电容），电路板空间较密时，也可在几个集成电路周围加一个钽电容。尽量加宽电源、地线宽度，原则上是地线＞电源线＞信号线，电源线一般为1.2～2.5mm、变压器前面的火线和零线可取3mm，通常信号线宽为：0.2～0.3mm、一般取10mil～20 mil，主要还是根据具体芯片引脚的线宽来确定走线的宽度。
（5）PCB 铺地时，通信485需单独铺地，485模块和其他模块之间要满足4000V的耐压要求。数字地和模拟地不分开，形成大面积铺地，PCB地线面面积越大，辐射电磁干扰产生的感应电荷更容易注入到地线面中，而不是直接进入信号线中，从而避免通过信号线串入控制芯片。印制板上若装有大电流器件，如继电器、指示灯、蜂鸣器等，
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它们的地线最好要分开单独走，以减少地线上的噪声，这些大电流器件的地线应连到插件板和背板上的一个独立的地总线上去，而且这些独立的地线还应该与整个系统的接地点相连接。
（6）对于质量大的元器件（变压器）应考虑安装位置和安装强度（双面布线、增加过孔、泪滴焊Tools-Teardrops-Add），发热元件应与温度敏感元件分开放置，必要时还应考虑热对流措施。
（7）注意爬电距离尤其电源等敏感线，不要单独暴露在铺地外面，容易形成天线效应，485光耦的隔离距离（5-8CM），安全距离（3-5CM），CPU和敏感元件远离干扰源，元件安装在反面可得到较好屏蔽，特别强调：设计时是正视元件面的，所以底层的文字应做镜像处理。
（8）过孔、焊盘、线及间距的处理。
线：一般情况下，信号线宽为0.3mm(12mil)，电源线宽0.77mm(30mil) 或1.27mm(50mil)，线与线之间和线与焊盘之间的距离大于等于0.33mm(13mil)布线密度较高时，可考虑采用IC脚间走两根线，线间距不小于0.254mm(10mil)。特殊时可按适当减小线宽和线间距。
焊盘（PAD）：盘的直径比孔的直径要大于0.6mm；例如，通用插脚式电阻、电容和集成电路一般采用盘/孔尺寸1.6mm /0.8mm（63mil/32mil），插座、插针和二极管1N4007一般采用1.8mm/1.0mm（71mil/39mil）。实际应用中，应根据实际元件的尺寸来定，有条件时，适当加大焊盘尺寸，PCB板上设计的元件安装孔径应比元件管脚的实际尺寸大0.2～0.4mm左右。
过孔（VIA）：一般1.27mm/0.7mm(50mil/28mil)，当布线密度较高时，过孔尺寸可适当减小，但不宜过小，可考虑采用1.0mm/0.6mm(40mil/24mil)。
焊盘、线、过孔的间距要求：焊盘与过孔、焊盘与焊盘、焊盘与线、线与线都大于0.3mm（12mil）。当密度较高时：焊盘与过孔、焊盘与焊盘、焊盘与线、线与线都大于0.254mm（10mil）。
4.3.布局基本规则
第一、元器件放置的通常顺序
（1）顺序：先放置与结构有紧密配合的固定位置的元器件，如电源插座、按键、液晶、指示灯、红外、开关、连接件之类，这些器件放置好后，用属性里面LOCK功能将其锁定，使之以后不会被误移动；然后放置线路上的特殊元件和大的元器件，如发热元件、变压器、IC等；最后放置小器件。
（2）元器件到板边缘的距离：可能的话所有的元器件均放置在离板的边缘3mm以内或至少大于板厚（电表的PCB板1.6mm），这是由于在大批量生产的流水线插件和进行波峰焊时，要提供给导轨槽使用，同时也为了防止由于外形加工引起边缘部分的缺损，如果印制线路板上元器件过多，不得已要超出3mm范围时，可以在板的边缘加上3mm的辅边，辅边开V形槽，在生产时用手掰断即可。
（3）高低压之间的隔离：在许多印制线路板上同时有高压电路和低压电路，高压电路部分的元器件与低压部分要分隔开放置，隔离距离与要承受的耐压有关，通常情况下在2000kV时板上要距离2mm，在此之上按照比例逐渐增大，例如若要承受3000V的耐压测试，则高低压线路之间的距离应在3.5mm以上，许多情况下为避免爬电，还在印制线路板上的高低压之间开槽。
电气间隙：在两个导电零部件之间或导电零部件与设备防护界面之间测得的最短空间距离。
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爬电距离：沿绝缘表面测得的两个导电零部件之间或导电零部件与设备防护界面之间的最短路径。
对电压有效值在220-250V范围内的电网电源导电连接的零部件，这些数值等于354V峰值电压所对应的数值：基本绝缘3.0mm ，加强绝缘6.0mm。
输入150V-300V电源最小空气间隙及爬电距离（参考wwww规范） 一次侧 二次侧 线与保工作电空气间爬电距工作电空气间爬电距线与保护地间压直流隙（mm） 离（mm） 压直流隙（mm） 离（mm） 护地间距 值/有效值/有效距（mm） 值（V） 值（V） 4.0mm 50V 1.0mm 1.2mm 71V 0.7mm 1.2mm 2.0mm 150V 1.4mm 1.6mm 125V 1.5mm 200V 1.7mm 2.0mm 150V 1.6mm 250V 2.5mm 200V 2.0mm 300V 3.2mm 250V 2.5mm 400V 4.0mm 600V 3.0mm 6.3mm （4）印制导线的宽度：导线宽度应以能满足电气性能要求而又便于生产为宜，它的最小值以承受的电流大小而定，但最小不宜小于0.2mm/8mil，在高密度、高精度的印制线路中，导线宽度和间距一般可取0.3mm；导线宽度在大电流情况下还要考虑其温升，单面板实验表明，当铜箔厚度为50μm、导线宽度1～1.5mm、通过电流2A时，温升很小，因此，一般选用1～1.5mm宽度导线就可能满足设计要求而不致引起温升；印制导线的公共地线应尽可能地粗，一般用2～3mm的线条，这点在带有微处理器的电路中尤为重要，因为当地线过细时，由于流过的电流的变化，地电位变动，微处理器定时信号的电平不稳，会使噪声容限劣化；在DIP封装的IC脚间走线，可应用10－10与12－12原则，即当两脚间通过2根线时，焊盘直径可设为50mil、线宽与线距都为10mil，当两脚间只通过1根线时，焊盘直径可设为64mil、线宽与线距都为12mil。
（5）印制导线的间距：相邻导线间距必须能满足电气安全要求，而且为了便于操作和生产，间距也应尽量宽些。最小间距至少要能适合承受的电压。这个电压一般包括工作电压、附加波动电压以及其它原因引起的峰值电压。如果有关技术条件允许导线之间存在某种程度的金属残粒，则其间距就会减小。因此设计者在考虑电压时应把这种因素考虑进去。在布线密度较低时，信号线的间距可适当地加大，对高、低电平悬殊的信号线应尽可能地短且加大间距。
第二：元器件放置的注意要点
（1）按电路模块进行布局，实现同一功能的相关电路称为一个模块，电路模块中的元件应采用就近集中原则，同时数字电路和模拟电路分开；
（2）定位孔、标准孔等非安装孔周围1.27mm 内不得贴装元、器件，螺钉等安装孔周围3.5mm（对于M2.5）、4mm（对于M3）内不得贴装元器件；
（3）卧装电阻、电感、磁珠、电解电容等元件的下方避免布过孔，以免波峰焊后过孔与元件壳体短路；
（4）贴装元件焊盘的外侧与相邻插装元件的外侧距离大于2mm；
（5）金属壳体元器件和金属件（屏蔽盒等）不能与其它元器件相碰，不能紧贴印制线、焊盘，其间距应大于2mm。定位孔、紧固件安装孔、椭圆孔及板中其它方孔外侧距板边的尺寸大于3mm；
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（6）发热元件不能紧邻导线和热敏元件；高热器件要均衡分布；
（7）电源插座要尽量布置在印制板的四周，电源插座与其相连的汇流条接线端应布置在同侧。特别应注意不要把电源插座及其它焊接连接器布置在连接器之间，以利于这些插座、连接器的焊接及电源线缆设计和扎线。电源插座及焊接连接器的布置间距应考虑方便电源插头的插拔；
（8）所有IC 元件单边对齐，有极性元件极性标示明确，同一印制板上极性标示不得多于两个方向，出现两个方向时，两个方向互相垂直；
（9）板面布线应疏密得当，当疏密差别太大时应以网状铜箔填充，网格大于8mil(或0.2mm)；
（10）贴片焊盘上不能有通孔，以免焊膏流失造成元件虚焊。重要信号线不准从插座脚间穿过；
（12）贴片单边对齐，字符方向一致，封装方向一致；
（13）有极性的器件在以同一板上的极性标示方向尽量保持一致。
第三、电路元件和信号通路的布局必须最大限度地减少无用信号的相互耦合 (1) 低电平信号通道不能靠近高电平信号通道和无滤波的电源线，包括能产生瞬态过程的电路。
(2) 将低电平的模拟电路和数字电路分开，避免模拟电路、数字电路和电源公共回线产生公共阻抗耦合。
(3) 高、中、低速逻辑电路在PCB上要用不同区域。 (4) 安排电路时要使得信号线长度最小。
(5) 保证相邻板之间、同一板相邻层面之间、同一层面相邻布线之间不能有过长的平行信号线。
(6) 电磁干扰（EMI）滤波器要尽可能靠近EMI源，并放在同一块线路板上。 (7) DC/DC变换器、开关元件和整流器应尽可能靠近变压器放置，以使其导线长度最小。
(8) 尽可能靠近整流二极管放置调压元件和滤波电容器。
(9) 印制板按频率和电流开关特性分区，噪声元件与非噪声元件要距离再远一些。 (10) 对噪声敏感的布线不要与大电流，高速开关线平行。
4.4.抗干扰措施和电磁兼容性
在微控制器时钟频率特别高，总线周期特别快；含有大功率，大电流驱动电路，如继电器，大电流开关等；含微弱模拟信号电路以及高精度A/D 变换电路，如计量电路等，需要采取措施提高系统的抗干扰能力。
首先：电源在向系统提供能源的同时，也将其噪声加到所供电的电源上。电路中微控制器的复位线，中断线，以及其它一些控制线最容易受外界噪声的干扰。电网上的强干扰通过电源进入电路，即使电池供电的系统，电池本身也有高频噪声。模拟电路中的模拟信号更经受不住来自电源的干扰。
其次：在高频情况下，印刷线路板上的引线，过孔，电阻、电容、接插件的分布电感与电容等不可忽略。电容的分布电感不可忽略，电感的分布电容不可忽略。电阻产生对高频信号的反射，引线的分布电容会起作用，当长度大于噪声频率相应波长的1/20 时，就产生天线效应，噪声通过引线向外发射。例：印刷线路板的过孔大约引起0.6pf 的电容，一个集成电路本身的封装材料引入2～6pf 电容，一个线路板上的接插件有520nH 的分布电感，一个双列直扦的24 引脚集成电路扦座引入4～18nH 的分布电感。这些小的分布参数对于这行较低频率下的微控制器系统中是可以忽略不计的；而对于高速系统
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必须予以特别注意。
第三：布局上，各部件之间的引线要尽量短，要把模拟信号部分，高速数字电路部分，噪声源部分（如继电器，大电流开关等）这三部分合理地分开，使相互间的信号耦合为最小。对于双面板，地线布置特别讲究，通过采用单点接地法，电源和地是从电源的两端接到印刷线路板上来的，电源一个接点，地一个接点。印刷线路板上，要有多个返回地线，这些都会聚到回电源的那个接点上，就是所谓单点接地。所谓模拟地、数字地、大功率器件地开分，是指布线分开，而最后都汇集到这个接地点上来。与印刷线路板以外的信号相连时，通常采用屏蔽电缆。对于高频和数字信号，屏蔽电缆两端都接地。低频模拟信号用的屏蔽电缆，一端接地为好。
第四：滤波电容、去耦电容、旁路电容作用
滤波电容用在电源整流电路中，用来滤除交流成分，使输出的直流更平滑。
去耦电容用在放大电路中不需要交流的地方，用来消除自激，使放大器电路稳定工作。去耦电容还可以为器件提供局部化的DC电压源，它在减少跨板浪涌电流方面特别有用。去耦电容和滤波电容能改善电路板的电源质量，提高抗干扰能力。实际上，PCB的走线、引脚连线和接线等都有可能带来较大的电感效应，电感的存在会在电源线上引起纹波和毛刺，而在电源和地之间放置一个0.1uF的去耦电容可以有效滤除高频纹波，如果电路板上使用的是贴片电容，则贴片电容应紧靠元件的电源引脚。对于一些电源转换芯片，或者是电源输入端，最好还布置一个10uF或者更大的电容，以进一步改善电源的质量。
好的高频去耦电容可以去除高到1GHZ 的高频成份。陶瓷片电容或多层陶瓷电容的高频特性较好。设计印刷线路板时，每个集成电路的电源，地之间都要加一个去耦电容。去耦电容有两个作用：一方面是集成电路的蓄能电容，提供和吸收该集成电路开门关门瞬间的充放电能；另一方面旁路掉该器件的高频噪声。数字电路中典型的去耦电容为0.1uf 的去耦电容有5nH 分布电感，它的并行共振频率大约在7MHz 左右，也就是说对于10MHz以下的噪声有较好的去耦作用，对40MHz 以上的噪声几乎不起作用。1uf，10uf 电容，并行共振频率在20MHz 以上，去除高频率噪声的效果要好一些。在电源进入印刷板的地方和一个1uf 或10uf 的去高频电容往往是有利的，即使是用电池供电的系统也需要这种电容。每10 片左右的集成电路要加一片充放电电容/蓄放电容，电容大小可选10uf。最好不用电解电容，电解电容是两层溥膜卷起来的，这种卷起来的结构在高频时表现为电感，最好使用胆电容或聚碳酸酝电容。去耦电容值的选取并不严格，可按C=1/f 计算；即10MHz 取0.1uf，对微控制器构成的系统，取0.1～0.01uf 之间都可以。
去耦电容和旁路电容都是起到抗干扰的作用，电容所处的位置不同，称呼就不一样了。对于同一个电路来说，旁路(bypass)电容是把输入信号中的高频噪声作为滤除对象，把前级携带的高频杂波滤除，而去耦(decoupling)电容也称退耦电容，是把输出信号的干扰作为滤除对象。在一个大的电容上还并联一个小电容的原因是：大电容由于容量大，所以体积一般也比较大，且通常使用多层卷绕的方式制作，这就导致了大电容的分布电感比较大。而电感对高频信号的阻抗是很大的，所以，大电容的高频性能不好。而一些小容量电容则刚刚相反，由于容量小，因此体积可以做得很小(缩短了引线，就减小了分布电感)，具有了很好的高频性能，但由于容量小的缘故，对低频信号的阻抗大。所以，为了让低频、高频信号都可以很好的通过，就采用一个大电容再并上一个小电容的方式。常使用的小电容为 0.1uF的瓷片电容，当频率更高时，还可并联更小的电容，例如几pF，几百pF的。而在数字电路中，一般要给每个芯片的电源引脚上并联一个0.1uF的电容到地(这个电容叫做退耦电容，当然也可以理解为电源滤波电容，越靠近芯片越好)，因为在这些地方的信号主要是高频信号，使用较小的电容滤波就可以了。
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旁路电容用在有电阻连接时，接在电阻两端使交流信号顺利通过。 第五：降低噪声与电磁干扰的一些经验
(1) 能用低速芯片就不用高速的，高速芯片用在关键地方。 (2) 可用串一个电阻的办法，降低控制电路上下沿跳变速率。 (3) 使用满足系统要求的最低频率时钟。
(4) 时钟产生器尽量靠近该时钟的器件，石英晶体振荡器外壳要接地。用地线将时钟区圈起来，时钟线尽量短。石英晶体下面以及对噪声敏感的器件下面不要走线。
(5) I/O 驱动电路尽量靠近印刷板边，让其尽快离开印刷板。对进入印制板的信号要加滤波，从高噪声区来的信号也要加滤波，同时用串终端电阻的办法，减小信号反射。
(6) MCD 无用端要接高，或接地，或定义成输出端，集成电路上该接电源地的端都要接，不要悬空。
(7) 闲置不用的门电路输入端不要悬空，闲置不用的运放正输入端接地，负输入端接输出端。
(8) 印制板尽量使用45 折线而不用90 折线布线以减小高频信号对外的发射与耦合。
(9) 印制板按频率和电流开关特性分区，噪声元件与非噪声元件要距离再远一些。 (10) 单面板和双面板用单点接电源和单点接地、电源线、地线尽量粗，经济是能承受的话用多层板以减小电源，地的容生电感。
(11) 时钟、总线、片选信号要远离I/O 线和接插件。时钟线垂直于I/O 线比平行I/O 线干扰小，时钟元件引脚远离I/O 电缆。
(12) 模拟电压输入线、参考电压端要尽量远离数字电路信号线，特别是时钟。 (13) 对A/D 类器件，数字部分与模拟部分宁可统一下也不要交叉。 (14) 元件引脚尽量短，去耦电容引脚尽量短。
(15) 关键的线要尽量粗，并在两边加上保护地。高速线要短要直。 (16) 对噪声敏感的线不要与大电流，高速开关线平行。
(17) 弱信号电路，低频电路周围不要形成电流环路。任何信号都不要形成环路，如不可避免，让环路区尽量小。
(18) 每个集成电路一个去耦电容。每个电解电容边上都要加一个小的高频旁路电容。
(19) 用大容量的钽电容或聚酷电容而不用电解电容作电路充放电储能电容。使用管状电容时，外壳要接地。
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5.Protel99se基本操作
5.1.原理图和PCB的绘制步骤
5.1.1.绘制SCH
打开protell99se后，File→New，通过Browse选择合适路径点击OK。
双击Douments，点击鼠标右键New，选择Schematic Document点击OK
通过Add/Remove添加新的原理图库，查找后在点Add→OK
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调出元器件并进行属性设置，Place拖到网格页面内
属性设定：Lib Ref元器件库名称，Footprint是PCB封转形式（一定要和PCB库一致，否则导出PCB会报错），Desionation是PCB的元件序号（不能和其它的元件同名），Part是PCB元件型号（例电阻阻值：1K），点击OK
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电源VCC，地GND，Next网络标号和Wire连线（表示同一电气属性），需制作多块PCB板时，原理图分别绘制，插针和接插件用同一Next连接。
5.1.2.绘制PCB
方法同原理图一样，通过Design→Create Netlist创建网络表或Update PCB→Execute直接导出PCB。
注：一定要在KeepOutlayer绘制PCB外形。
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可用Auto Route自动布线，但通常都是手动布线。
5.1.3.自制SCH和PCB库封装
添加到自己常用的库文件中，Edit，修改常用的SCH库，或者Add→New Compoent。
Edit→Jump→Reference跳转到参考点使封装起始位置在绝对中心。工具栏画元件管脚是电气连接的圆头朝外，SCH和PCB库引脚需一致，
PCB元件库的制作和原理图类似。
SCH和PCB绘制完成后，File→Export导出文件可压缩文件进行传送。
5.2.电表PCB的绘制
5.2.1.485模块
与其他功能单元保留6cm-8cm的距离，可通过光耦隔离，485电路的地G485与主控单元的地AGND不是同一个地，分别与变压器不同的次级绕组连接。下图1所示PCB和SCH。
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图1 485方式1
图2 485方式2
5.2.2.电源模块
PTC热敏电阻，作过流过压过热防雷击保护，对温度和电流双重敏感，放在分压电阻和压敏电阻TVR的后面从而保护变压器，滤波电容靠近三端稳压器7805放置。
5.2.3.计量模块
电能计量模块：强、弱电信号分开，火线、零线线径>2mm；差动输入走线VP和VN要对称；其中ATT7022B有多种电源VCC、AVCC，滤波电容就近连接；模拟地和数字地视为同一个地，就近连接；芯片REFO脚内部模拟部分参考电压就近外接滤波电容，以提高参考电压的稳定性和精度；电能脉冲输出口CF1、CF2所串电阻和去耦电容靠近管脚，保证电表有良好的电磁兼容性；高频器件、晶振附近需大面积铺地，禁止其他信号线从
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中间穿过；外壳下添加丝印层，可减少干扰；SPI通信DIN=MOSI阻容滤波靠近ATT7022B，DOUT=MISO阻容滤波靠近CPU。
5.2.4.其他模块
CPU、按键、液晶、eeprom、备用电池、红外、ESAM安全模块等与计量芯片共地。测试焊盘放置在液晶显示面，直径2mm并标注测试点。固定螺丝孔径3.5mm。
5.3.常用操作技巧
名称 Page Up Page Down End Home * X Y 空格键/space Tap Q Ctrl+鼠标滚轮 Ctrl+M 功能 放大 缩小 刷新 定位到鼠标中心 添加过孔 左右翻转 上下翻转 旋转 修改属性 公、英制切换 精确的放大或缩小 测距离 20
6.PCB规则设置
6.1.设置软件工作环境
6.1.1.软件规则设置
进入Design Rules，按照设计的要求对选项中的各项进行设置：具体环境见下图。
①安全间距设置：PROTEL99SE软件中Routing的Clearance Constraint项规定了板上不同网络的走线、焊盘、过孔等之间必须保持的距离。统一定为8mil。在单面板和双面板的设计中，首选值为10-12mil；四层及以上的PCB首选值为6-8mil；最大安全间距一般没有限制。
②布线层面和方向设置：Routing的Routing Layers，设置使用的走线层面和每层的走线方向(贴片单面板只用顶层，直插单面板只用底层)。一般情况下，使用默认值。
③过孔选项设置：PROTEL99SE软件中Routing的Routing Via Style项规定了过孔的内、外径的最小、最大和首选值。统一定为信号线内径20mil，外径40mil，根据线宽适当调整。单面板和双面板过孔外径应设置在40mil——60mil之间；内径应设置在20mil——30mil。四层及以上的PCB外径最小值为20mil，最大值为40mil；内径最小值为10mil，最大值为20mil。
④线宽选项设置：PROTEL99SE软件中Routing的Width Constraint项规定了布线的宽度。统一定为8—200mil，其中信号线12mil，根据元器件管脚尺寸适当调整线宽，电源线1.5mm，地线2mm，条件允许尽量加宽。单面板和双面板的布线宽度应设置在10——30mil之间，特殊情况下最大值不应超过60mil，最小值不应低于8 mil；四层及以上PCB最小值不应低于5mil，其余设置参照双面板设置。另可以添加一些网络的线宽设置，如地线、+5伏电源线、时钟线、+12伏电源线、-12伏电源线、交流电源输入线、功率输出线等。地线、时钟线和+5伏电源线首选值一般为60mil(最大值不限，最小值为8 mil，在能走通的情况下线尽量宽)宽度，各种电源线首选值一般为40mil(最大值
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不限，最小值为8 mil，在能走通的情况下线尽量宽)宽度。按照PCB线宽和电流的关系(大约是每毫米线宽允许通过500毫安的电流)确定最大线宽。
⑤敷铜连接选项设置：PROTEL99SE软件中Manufacturing的Polygon Connect Style项规定了敷铜连接的方式。连接方式（Rule Attributes）设置成Relief Connect方式，导线宽度（Conductor Width）设置成25mil，统一定为20mil，连接数量（Conductors）设置成4，角度（Angle）设置成90度。
⑥物理孔径设置：PROTEL软件中Manufacturing的Hole Size Constraint项规定了物理孔的大小。最小值设置为20mil，最小值统一定为20mil（和过孔内径相符），最大值200mil大于螺孔3.5mm，最大值没有限制 (备注：物理孔一般是指定位孔和安装孔等等)。其余各项一般可用它的缺省值。
6.1.2.软件参数设置
进入Design Options和Tools Preferences，按照设计的要求对选项中的各项进行设置：
①可视栅格选项设置：PROTEL软件中Design Options Layer中选中：Masks中的Top solder；Silkscreen中Top overlay；Other中Keepout和Multi Layer；System下面各项全部选中。Visible Grid项规定了可视栅格的大小，分别设置成10mil（上）和100mil（下）。统一定为下图。
②捕捉和器件移动栅格选项设置：PROTEL软件中Design Options- Options项规定了捕捉和器件移动栅格的大小，捕捉和器件移动栅格均设置为10mil。选中Electrical Grid并把Range中设为8mil，Visible Kind设为Lines，Measurement Uint设为1mperial。统一定为下图。
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③
DRC校验设置：进入Tools Design Rules Check，按照设计的要求对选项中的各项进行设置：统一定为下图，也是默认值无需修改。
Report Routing Rules的Clearance Constraints，Max/Min Width Constraints，Short Circuit Constraints和Un－Routed Net Constraints均选中；Report
Manufacturing Rules的Max/Min Hole Size选中；Report Options的选项全部选中；
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On－line Routing Rules的Clearance Constraints选中；On－line Manufacturing Rules的Layer Pairs选中；On－line Placement Rules的Component Clearance选中。
6.2.铺地设置
统一设定下图，注意485AGND和主控部分GND不是同一个地。
进入Place Polygon Plane，Net Options选项将Connect to Net设置为Connect to GND，同时将Pour Over Same和Remove Dead topper选中，在Plane setting选项中将Grid size设置为8mil，Track width设置为10mil，layer选中相对应的层；Hatching style中选中Vertical Hatch；其它使用缺省值。大面积铺地之前，还应将安全间距值设置为15mil，大面积铺地之后，再将安全间距值还原。在不希望有走线的区域内放置FILL填充层(如散热器和卧放的两脚晶振，HC49S的晶振，多圈电位器的正面，TO220封装的三端稳压器等，如有其它网络的线从此处穿过则很容易造成短路)，要上焊锡的在Top Solder 或Bottom Solder层的相应处放FILL。
6.3.泪滴焊
统一设定下图，选择add是增加泪滴焊，remove是去除泪滴焊。
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泪滴可增加它们的牢固度，但会使板上的线变得较难看，对于贴片和单面板一定要加，其它可根据实际情况选择泪滴。顺序按下键盘的S 和A 键（全选），再选择
Tools-Teardrops，选中General 栏的前三个，并选Add 和Track 模式，如果你不需要把最终文件转为PROTEL 的DOS 版格式文件的话也可用其它模式，后按OK 钮。完成后顺序按下键盘的X 和A 键（全部不选中）。对于贴片和单面板一定要加。
6.4.DRC检测
执行Run DRC生成检测结果表，可以复查连线正误，如有错误可根据提示修改。
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进入ToolsDesign Rules Check，按照设计要求对选项中的各项进行设置，参考前面设置，DRC检查完成后修正检查中发现的错误，修改完后不允许有错误存在。
印制板技术条件
1.基材要求
双面板所用板材的基材类型使用CEPGC-32F或FR-4，基材厚度1.6mm±0.14mm，基材铜箔厚度为35μm。使用A级板材，保证板材质量适合于工业仪器仪表上用。 2.印制板翘曲度要求
印制板翘曲度应符合国标GB/T4588.2—1996，带贴片元器件的印制板翘曲度应≤0.7%。 3.阻焊膜要求
阻焊膜使用液态感光阻焊剂，颜色为绿色。 4.镀层类型及厚度要求
采用喷锡工艺，热风整平。喷锡层厚度应≥10μm 。 5.工艺边、拼板要求
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有工艺边、拼板形式的印制线路板其工艺边及拼板间须开V槽，顶面和底面开V槽深度各为1/3板厚。
6.其他未提到的方面应符合GB/T 4588.2—1996的要求。 注：GB/T 4588.2-1996 有金属化孔单双面印制板分规范
编 制 审 核 批 准 日期
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