在完成原理图设计后，进行两层 PCB（双层 PCB）的布局和布线需要遵循一定的流程，以确保电路性能和制造可行性。以下是详细的 PCB 设计流程：
第一步：前期准备
- 整理设计需求
- 明确 PCB 规格（尺寸、层数、厚度、板材、阻抗控制等）。
- 了解电源和地的布局（是否需要铺铜、地层划分）。
- 选择合适的封装，确保元件可用且适合生产。
- 导入原理图
- 在 PCB 设计软件（如 Altium Designer、KiCad、EasyEDA）中新建 PCB 项目。
- 通过 Netlist 或 直接同步 的方式将原理图导入 PCB 设计文件。
- 设置 PCB 板框
- 根据产品尺寸要求绘制 PCB 的外形轮廓。
- 预留安装孔、定位孔、散热孔等。
- 预留布线安全边界（Keepout 区）。
第二步：元件布局
- 确定关键元件位置
- 先放置 接口、按键、屏幕、连接器 等固定位置的元件。
- 放置 大功率器件、MCU、存储器、晶振、滤波电容 等核心元件，注意信号路径的优化。
- 优化电源和地
- 电源相关器件（电容、稳压芯片、DC-DC）靠近负载放置，减少回路面积。
- 滤波电容尽量贴近电源引脚，减少寄生电感。
- 确保电源路径短而粗，地回路完整。
- 放置其余元件
- 根据信号流向调整器件布局，减少信号交叉。
- 高速信号（如 SPI、I2C、UART）尽量短而直，减少干扰。
- 功率器件远离敏感模拟信号，避免电磁干扰（EMI）。
- 优化布局
- 适当调整元件位置，使布线更顺畅，减少过孔数量。
- 避免不必要的信号交叉，保持器件对齐，提高可维护性。
- 检查关键器件是否与地/电源层形成合理的回路。
第三步：布线（Routing）
- 设置布线规则
- 最小线宽：根据电流计算，电源线一般至少 1mm/A。
- 最小间距：避免高压短路，通常 6mil~10mil。
- 过孔大小：常用 0.3mm（孔径）/0.6mm（焊盘）。
- 阻抗控制：高速信号注意特性阻抗（50Ω 单端、90Ω 差分）。
- 优先布关键信号
- 电源和地：采用铺铜或单独走线，尽量减少回路阻抗。
- 高速信号：如 SPI、I2C、UART，尽量走短、直、等长。
- 差分信号（如 USB、LVDS）：走等长，间距合理，避免过孔破坏阻抗。
- 时钟信号：短而直，靠近接收端放置匹配电阻。
- 优化电源布线
- 采用 大面积铺铜 或 单独加粗走线（VCC/GND）。
- 地尽量完整，避免割裂，确保所有信号都有低阻抗回路。
- 关键芯片（MCU、电源芯片）周围加去耦电容，降低噪声。
- 信号布线
- 强电（功率）与弱电（信号）分离，防止噪声干扰。
- 尽量减少直角走线，避免 EMI 问题。
- 减少过孔数量，提高信号完整性。
- 多层地线连接：保证完整地平面，减少回路干扰。
- 调整优化
- DRC 设计规则检查（确保线宽、间距、过孔符合标准）。
- 手动调整不合理走线，优化信号路径，减少 EMI 影响。
第四步：检查与验证
- DRC 设计规则检查
- 检查是否有短路、断线、过孔过密等问题。
- 检查是否满足最小间距和最小线宽要求。
- 信号完整性检查
- 高速信号仿真分析（如反射、串扰、阻抗匹配）。
- 时钟信号路径检查，确保无过长、绕线等问题。
- 电源完整性检查
- 确保地平面连续，无割裂。
- 确保电源铺铜无悬浮或断裂，保证稳定供电。
- 生成 Gerber 文件
- 生成 Gerber、钻孔文件、装配文件，供 PCB 工厂生产。
- 使用 Gerber 查看器检查 PCB 生产文件是否正确。
第五步：打样与测试
- 发送工厂生产
- 选择合适的 PCB 生产厂家，提交 Gerber 文件。
- 确定 PCB 叠层、阻焊颜色、丝印颜色、喷锡或沉金等工艺要求。
- 组装测试
- 焊接 PCB，进行功能测试（供电、电流、信号测试）。
- 调试 MCU、传感器、通信接口，验证信号完整性。
- 修改与优化
- 根据测试结果调整 PCB 设计（如走线优化、元件摆放调整）。
- 进行 PCB 版本迭代，提高可靠性。
总结
两层 PCB 设计流程包含：
- 前期准备（整理需求、导入原理图、确定 PCB 外形）。
- 元件布局（先布局固定元件，再优化信号流向）。
- 布线（优先关键信号、电源优化、减少干扰）。
- 检查与验证（DRC 规则检查、信号完整性分析）。
- 生产与测试（Gerber 生成、PCB 生产、组装测试）。