PCB設(shè)計是一種逼格，也是一種藝術(shù)。雖然大部分工程師畫出來的板子都能用，但性能卻各不相同。那如何才能設(shè)計出好的板子呢？作為一名優(yōu)秀的PCB設(shè)計工程師，你必須要掌握下面這些設(shè)計理念。

信號完整性（SI）

信號完整性（英語：Signal integrity，SI）是指信號在傳輸路徑上的質(zhì)量，傳輸路徑可以是普通的金屬線，可以是光學(xué)器件，也可以是其他媒質(zhì)。在短距離、低比特率的情況里，一個簡單的導(dǎo)體可以忠實地傳輸信號。而長距離、高比特率的信號如果通過幾種不同的導(dǎo)體，多種效應(yīng)可以降低信號的可信度，這樣系統(tǒng)或設(shè)備不能正常工作。

隨著集成電路輸出開關(guān)速度提高以及PCB板密度增加，信號完整性已經(jīng)成為高速數(shù)字PCB設(shè)計必須關(guān)心的問題之一。元器件和PCB板的參數(shù)、元器件在PCB板上的布局、高速信號的布線等因素，都會引起信號完整性問題，導(dǎo)致系統(tǒng)工作不穩(wěn)定，甚至完全不工作。

信號完整性需要考慮的問題主要有振鈴（ringing）、串?dāng)_（crosstalk）、接地反彈、扭曲(skew)、信號損失和電源供應(yīng)中的噪音。

電源完整性（PI）

電源完整性（Power integrity）簡稱PI，是確認(rèn)電源來源及目的端的電壓及電流是否符合需求。電源完整性在現(xiàn)今的電子產(chǎn)品中相當(dāng)重要。有幾個有關(guān)電源完整性的層面：芯片層面、芯片封裝層面、電路板層面及系統(tǒng)層面。其中，在電路板層面的電源完整性要達(dá)到以下三個需求：

使芯片引腳的電壓漣波比規(guī)格要小一些（例如電壓和1V之間的誤差小于+/-50 mV）

控制接地反彈（也稱為同步切換噪聲SSN、同步切換輸出SSO）

降低電磁干擾（EMI）并且維持電磁兼容性（EMC）：電源分布網(wǎng)絡(luò)（PDN）是電路板上最大型的導(dǎo)體，因此也是最容易發(fā)射及接收噪聲的天線。

時序完整性（Timing integrity）

時序問題

系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的提取通常是由時鐘信號的上升沿或下降沿觸發(fā)，按照一定的節(jié)拍進(jìn)行，數(shù)據(jù)應(yīng)該及時到達(dá)接收端并進(jìn)入穩(wěn)態(tài)。數(shù)據(jù)的超時延時和數(shù)據(jù)的信號畸變都會造成數(shù)據(jù)的讀取錯誤。接收端信號由于出現(xiàn)嚴(yán)重的振鈴現(xiàn)象，部分進(jìn)入非穩(wěn)定狀態(tài)，會使數(shù)據(jù)不能被可靠地提取，造成誤碼問題。

時序分析基本概念

傳輸時間：指信號在傳輸線上的傳播延時，與線長和信號傳播速度有關(guān)。

飛行時間（Flight Time）：指信號從驅(qū)動端傳輸?shù)浇邮斩?，并達(dá)到一定的電平之間的延時，和傳輸延遲和上升時間有關(guān)。

Tco：指器件的輸入時鐘邊緣觸發(fā)有效到輸出信號有效的時間差，這是信號在器件內(nèi)部的所有延遲總和。

建立時間：指的是接收端能夠正確地鎖存數(shù)據(jù)，在時鐘邊沿來導(dǎo)之前應(yīng)該保持穩(wěn)定的最小時間，它表示數(shù)據(jù)有效必須先于時鐘有效的最小時間。

保持時間：為了成功的鎖存一個信號到接收端，器件必須要求數(shù)據(jù)信號在被時鐘沿觸發(fā)后繼續(xù)保持一段時間，以確保數(shù)據(jù)被正確的操作。這個最小的時間就是我們說的保持時間。

時鐘抖動（Jitter）：時鐘抖動是指時鐘觸發(fā)沿的隨機誤差，時鐘抖動通常指時鐘周期在周期與周期之間的變化。這個誤差是由時鐘發(fā)生器內(nèi)部產(chǎn)生的，和后期布線沒有關(guān)系。

時鐘偏移（Skew）：是指由同樣的時鐘產(chǎn)生的多個子時鐘信號之間的延時差異。

采樣窗口：指我們通過示波器觀察到的信號的波形。

電磁兼容性（EMC）

電磁兼容性（EMC，即Electromagnetic Compatibility）是指設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中符合要求運行并不對其環(huán)境中的任何設(shè)備產(chǎn)生無法忍受的電磁騷擾的能力。因此，EMC包括兩個方面的要求：一方面是指設(shè)備在正常運行過程中對所在環(huán)境產(chǎn)生的電磁騷擾(Electromagnetic Disturbance)不能超過一定的限值；另一方面是指設(shè)備對所在環(huán)境中存在的電磁騷擾具有一定程度的抗擾度，即電磁敏感性(Electromagnetic Susceptibility，即EMS)。

可測試性（DFT）

產(chǎn)品設(shè)計的可測試性(De sign For Testability. OFT) 也是產(chǎn)品可制造性的主要內(nèi)容從生產(chǎn)角度考慮也是設(shè)計的工藝性之一。它是指在設(shè)計時考慮產(chǎn)品性能能夠檢測的難易程度，也就是說設(shè)計產(chǎn)品時應(yīng)考慮如何以最簡單的方法對產(chǎn)品的性能和加工質(zhì)量進(jìn)行檢測，或者產(chǎn)品的設(shè)計盡量能使產(chǎn)品容易按規(guī)定的方法對其性能和質(zhì)量進(jìn)行檢測。尤其是電子產(chǎn)品的設(shè)計，對產(chǎn)品的性能測試是必不可少的。DFT 好的產(chǎn)品設(shè)計，可以簡化生產(chǎn)過程中檢驗和產(chǎn)品最終檢測的準(zhǔn)備工作，提高測試效率、減少測試費用，并且容易發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品的缺陷和故障，進(jìn)而保證產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性和可靠性。

可制造性（DFM）

產(chǎn)品的可制造性從廣義上講，包括了產(chǎn)品的制造、測試、返工、維修等產(chǎn)品形成全過程的可行性。狹義上講就是指產(chǎn)品制造的可行性。

針對PCB可制造性設(shè)計可以從以下兩個方面考慮：

1. PCB的可制造性(DFM= Design for Manufacture)

2. PCB的貼裝和組裝的可制造性。(DFA= Designfor Assembly)

可制造性設(shè)計（DFM）是保證PCB設(shè)計質(zhì)量的最有效的方法。DFM就是從產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計時起，就考慮到可制造性和可測試性，使設(shè)計和制造之間緊密聯(lián)系，實現(xiàn)從設(shè)計到制造一次成功的目的。

DFM具有縮短開發(fā)周期、降低成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量等優(yōu)點,是企業(yè)產(chǎn)品取得成功的途徑。

可靠性（Reliability）

可靠性，英文為Reliability，從字面意思很容易理解，我們一般說“可靠的”，是指“可信賴的”，可靠性即可靠的性質(zhì)和程度，就是指產(chǎn)品在使用時用戶是否可以信賴它，它可以正常、準(zhǔn)確、穩(wěn)定地發(fā)揮其功能和性能的能力和程度有多高。

集成電路的可靠性可以分為可靠性設(shè)計、可靠性測試，都已經(jīng)積累了很豐富的經(jīng)驗和技術(shù)規(guī)范。

在PCB設(shè)計工作中，我們需要掌握這些正確的設(shè)計理念，然后將它們正確的應(yīng)用到工程設(shè)計中去，轉(zhuǎn)化成真正的產(chǎn)品。