PCB設計工程師需要掌握的知識體系比較廣泛，涵蓋電氣理論、元器件性能、數字電路與模擬電路、PCBA加工工藝制程及DFM可制造性理論、焊接實(shí)踐操作、原理圖繪制與Layout、單片機程序邏輯及基本原理等。

1、如果設計的電路系統中包含FPGA器件，則在繪制原理圖前必需使用Quartus II軟件對管腳分配進(jìn)行驗證。(FPGA中某些特殊的管腳是不能用作普通IO的)。

2、4層板從上到下依次為：信號平面層、地、電源、信號平面層;6層板從上到下依次為：信號平面層、地、信號內電層、信號內電層、電源、信號平面層。6層以上板(優(yōu)點(diǎn)是：防干擾輻射)，優(yōu)先選擇內電層走線(xiàn)，走不開(kāi)選擇平面層，禁止從地或電源層走線(xiàn)(原因：會(huì )分割電源層，產(chǎn)生寄生效應)。

3、多電源系統的布線(xiàn)：如FPGA+DSP系統做6層板，一般至少會(huì )有3.3V+1.2V+1.8V+5V。

3.3V一般是主電源，直接鋪電源層，通過(guò)過(guò)孔很容易布通全局電源網(wǎng)絡(luò );

5V一般可能是電源輸入，只需要在一小塊區域內鋪銅。且盡量粗。

1.2V和1.8V是內核電源(如果直接采用線(xiàn)連的方式會(huì )在面臨BGA器件時(shí)遇到很大困難)，布局時(shí)盡量將1.2V與1.8V分開(kāi)，并讓1.2V或1.8V內相連的元件布局在緊湊的區域，使用銅皮的方式連接

總之，因為電源網(wǎng)絡(luò )遍布整個(gè)PCB，如果采用走線(xiàn)的方式會(huì )很復雜而且會(huì )繞很遠，使用鋪銅皮的方法是一種很好的選擇!

4、鄰層之間走線(xiàn)采用交叉方式：既可減少并行導線(xiàn)之間的電磁干擾，又方便走線(xiàn)。

5、模擬數字要隔離，怎么個(gè)隔離法?布局時(shí)將用于模擬信號的器件與數字信號的器件分開(kāi)，然后從AD芯片中間一刀切!

模擬信號鋪模擬地，模擬地/模擬電源與數字電源通過(guò)電感/磁珠單點(diǎn)連接。

6、基于PCB設計軟件的PCB設計也可看做是一種軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程，軟件工程最注重“迭代開(kāi)發(fā)”的思想，減少PCB錯誤的概率。

(1) 原理圖檢查，尤其注意器件的電源和地(電源和地是系統的血脈，不能有絲毫疏忽);

(2) PCB封裝繪制(確認原理圖中的管腳是否有誤);

(3) PCB封裝尺寸逐一確認后，添加驗證標簽，添加到本次設計封裝庫;

(4) 導入網(wǎng)表，邊布局邊調整原理圖中信號順序(布局后不能再使用OrCAD的元件自動(dòng)編號功能)。

在具體的設計過(guò)程中，需要掌握的基礎知識包含：

1、前期準備

包括準備元件庫和原理圖。在進(jìn)行PCB設計之前，首先要準備好原理圖SCH元件庫和PCB元件封裝庫。

PCB元件封裝庫最好是工程師根據所選器件的標準尺寸資料建立。原則上先建立PC的元件封裝庫，再建立原理圖SCH元件庫。

PCB元件封裝庫要求較高，它直接影響PCB的安裝；原理圖SCH元件庫要求相對寬松，但要注意定義好管腳屬性和與PCB元件封裝庫的對應關(guān)系。

2、PCB結構設計

根據已經(jīng)確定的電路板尺寸和各項機械定位，在PCB設計環(huán)境下繪制PCB板框，并按定位要求放置所需的接插件、按鍵/開(kāi)關(guān)、螺絲孔、裝配孔等等。

充分考慮和確定布線(xiàn)區域和非布線(xiàn)區域（如螺絲孔周?chē)啻蠓秶鷮儆诜遣季€(xiàn)區域）。

3、PCB布局設計

布局設計即是在PCB板框內按照設計要求擺放器件。在原理圖工具中生成網(wǎng)絡(luò )表（Design→CreateNetlist），之后在PCB軟件中導入網(wǎng)絡(luò )表（Design→ImportNetlist）。網(wǎng)絡(luò )表導入成功后會(huì )存在于軟件后臺，通過(guò)Placement操作可以將所有器件調出、各管腳之間有飛線(xiàn)提示連接，這時(shí)就可以對器件進(jìn)行布局設計了。

PCB布局設計是PCB整個(gè)設計流程中的首個(gè)重要工序，越復雜的PCB板，布局的好壞越能直接影響到后期布線(xiàn)的實(shí)現難易程度。

布局設計依靠電路板設計師的電路基礎功底與設計經(jīng)驗豐富程度，對電路板設計師屬于較高級別的要求。初級電路板設計師經(jīng)驗尚淺、適合小模塊布局設計或整板難度較低的PCB布局設計任務(wù)。

4、PCB布線(xiàn)設計

PCB布線(xiàn)設計是整個(gè)PCB設計中工作量最大的工序，直接影響著(zhù)PCB板的性能好壞。

在PCB的設計過(guò)程中，布線(xiàn)一般有三種境界：

首先是布通，這是PCB設計的最基本的入門(mén)要求；

其次是電氣性能的滿(mǎn)足，這是衡量一塊PCB板是否合格的標準，在線(xiàn)路布通之后，認真調整布線(xiàn)、使其能達到最佳的電氣性能；

再次是整齊美觀(guān)，雜亂無(wú)章的布線(xiàn)、即使電氣性能過(guò)關(guān)也會(huì )給后期改板優(yōu)化及測試與維修帶來(lái)極大不便，布線(xiàn)要求整齊劃一，不能縱橫交錯毫無(wú)章法。

5、布線(xiàn)優(yōu)化及絲印擺放

“PCB設計沒(méi)有最好、只有更好”，“PCB設計是一門(mén)缺陷的藝術(shù)”，這主要是因為PCB設計要實(shí)現硬件各方面的設計需求，而個(gè)別需求之間可能是沖突的、魚(yú)與熊掌不可兼得。

例如：某個(gè)PCB設計項目經(jīng)過(guò)電路板設計師評估需要設計成6層板，但是產(chǎn)品硬件出于成本考慮、要求必須設計為4層板，那么只能犧牲掉信號屏蔽地層、從而導致相鄰布線(xiàn)層之間的信號串擾增加、信號質(zhì)量會(huì )降低。

一般設計的經(jīng)驗是：優(yōu)化布線(xiàn)的時(shí)間是初次布線(xiàn)的時(shí)間的兩倍。PCB布線(xiàn)優(yōu)化完成后，需要進(jìn)行后處理，首要處理的是PCB板面的絲印標識，設計時(shí)底層的絲印字符需要做鏡像處理，以免與頂層絲印混淆。

6、網(wǎng)絡(luò )DRC檢查及結構檢查

質(zhì)量控制是PCB設計流程的重要組成部分，一般的質(zhì)量控制手段包括：設計自檢、設計互檢、專(zhuān)家評審會(huì )議、專(zhuān)項檢查等。

原理圖和結構要素圖是最基本的設計要求，網(wǎng)絡(luò )DRC檢查和結構檢查就是分別確認PCB設計滿(mǎn)足原理圖網(wǎng)表和結構要素圖兩項輸入條件。

一般電路板設計師都會(huì )有自己積累的設計質(zhì)量檢查Checklist，其中的條目部分來(lái)源于公司或部門(mén)的規范、另一部分來(lái)源于自身的經(jīng)驗總結。專(zhuān)項檢查包括設計的Valor檢查及DFM檢查，這兩部分內容關(guān)注的是PCB設計輸出后端加工光繪文件。

7、PCB制板

在PCB正式加工制板之前，電路板設計師需要與PCB甲供板廠(chǎng)的PE進(jìn)行溝通，答復廠(chǎng)家關(guān)于PCB板加工的確認問(wèn)題。

這其中包括但不限于：PCB板材型號的選擇、線(xiàn)路層線(xiàn)寬線(xiàn)距的調整、阻抗控制的調整、PCB層疊厚度的調整、表面處理加工工藝、孔徑公差控制與交付標準等。