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Protel DXP是将所有设计工具一体化的最初的板级设计系统，电子设计者能够以独自的设计方式实现，从最初的项目模块计划到最终形成生产数据。Protel DXP在优化的设计浏览器平台上操作，包括当前所有先进的设计特征，并且可以处理各种复杂的PCB板设计过程。通过设计输入模拟、PCB板油漆编辑、拓扑自动布线、信号匹配性分析、设计输出等技术融合，提供Protel DXP全面的设计解决方案。
基于Protel DXPPCB板的设计原则包括以下几个方面。
1、PCB板材料的选择
2、PCB板常见的厚度及尺寸要求
3、PCB板构成部件的手动布局规则
4、PCB板配线规则
5、PCB板接地设计规则
6、PCB板干扰防止设计
7、PCB板垫设计要求
8、PCB板大面积填充设计
9、PCB板配线设计
10、PCB板高频布线设计
一、PCB板材料的选择
PCB板通常以敷铜层压板制作，从可靠性、加工过程的要求、经济指标等方面考虑板层的选择电气性能。一般使用的敷铜层压板是铜酚纸层叠板、铜环氧纸层叠板、铜涂覆环氧玻璃布层压板、铜涂覆环氧酚醛玻璃布层压板、铜涂覆聚四氟乙烯玻璃层叠板、多层印刷基板用环氧玻璃布等。不同材料的层叠板有不同的特征。环氧树脂与铜箔具有非常好的粘结力，因此铜箔的附着强度和工作温度较高，260°C的熔融锡中不起泡。环氧树脂浸渍玻璃布层叠板受湿气影响小。超高频电路板优选为铜聚四氟乙烯玻璃布层叠板。对于要求阻燃性的电子设备，作为浸入阻燃树脂的层叠板的阻燃性PCB板也是必要的。
二、PCB板常见的厚度及尺寸要求
PCB板的厚度应根据PCB板的功能、安装部件的重量、PCB板套接字的规格、PCB板外形尺寸以及机械负荷等来决定。主要要保证足够的刚性和强度。
一般PCB板的厚度为0.5mm、1.0mm、1.5mm、2.0mm。
从成本、铜膜线长、抗噪性的观点来看，PCB板尺寸越小越好。但是PCB板尺寸太小的话会导致散热不良，相邻的导线容易干涉。PCB板的制作费用与PCB板的面积有关，面积越大造价越高。在设计具有外壳PCB板的情况下，PCB板尺寸受外壳的大小限制，必须在确定PCB板尺寸之前确定外壳的大小。否则PCB板无法决定尺寸。一般来说，由禁止布线层指定的布线范围是PCB板尺寸的大小。
PCB板的最佳形状是矩形，宽高比是3:2或4:3，当PCB板的尺寸大于200*150mm时，应考虑PCB板的机械强度。总之，应该综合考虑利害来决定PCB板尺寸。
三、PCB板构成部件的手动布局规则
Protel DXP可以自动布局，但实际上设计时PCB板的元件布局几乎都是手工进行的。PCB板构成部件布局一般遵循以下规则。
1、特殊部件的布局
特殊构成部件的布局可以从以下几点来考虑。
（1）高频元件
高频元件之间的布线越短，试图减少布线分布参数和相互之间的电磁干扰，并且不能太靠近容易被干扰的元件。输入和输出元素之间的距离必须尽可能大。
（2）电位差高的元件
必须增大高电位差元件与布线的距离，以免在意外的短路时元件损坏。为了避免爬电现象的发生，通常2000V电位差之间的铜膜线距离大于2mm，对于较高电位差应加大距离。高电压设备在调试时必须尽量放置在手不易接触的地方。
（3）重量过大的部件
这样的元件应该用支架固定，大而重，发热量多的元件不应该安装在PCB板上。
（4）发烧和热敏元件
注意发热元件应远离热敏元件。
（5）可调整的部件
对于电位计、可变电感线圈、可变容量、微动开关等可变元件的布局，应考虑机械整体的结构要件，如果是机内调整，则应放置在PCB板上容易调整的位置，如果是机外调整，则该位置必须对应于调整旋钮的底盘面板上的位置。
（6）基板安装孔和支架孔
PCB板的安装孔和支架的安装孔不能在这些孔和孔附近布线，因此应预先保留。
2、根据电路功能布局
如果没有特别的要求，则尽量根据原理图的元件配置来布局元件，信号从左进入，从右输出，从上输入，从下输出。根据电路流，配置各功能电路单元的位置，使信号的流通更加顺畅，使方向一致。以各功能电路为核心，围绕该核心电路进行布局，元件的配置应均匀、整齐、紧凑，原则上减少、缩短与各元件之间的引线连接。数字电路部分应与模拟电路部分分开配置。
3、元件PCB板距离边缘的距离
所有的零件必须放在PCB板边缘开始3mm以内的位置。或者，至少PCB板距离边缘的距离等于板厚。这是为了在大量生产中与线插入件进行峰值焊接的情况下，供给轨道槽使用的同时，防止由于外形加工造成的PCB板边缘的破损，防止铜膜线的断裂而产生的废弃物。PCB板零件太多，不得已必须超过3mm时，在PCB板的边缘上加上3mm的辅助边，在辅助边上打开V槽，生产时可以用手打碎。
4、构成部件的配置顺序
首先，配置电源插座、LED、开关、连接接插件等与结构紧密贴合的固定位置的元件。还配置了发热元件、变压器、集成电路等特殊元件。最后，布置小元件，例如电阻、电容、二极管。
四、PCB板接线规则
PCB板配线规则如下。
（1）线条长度
铜膜线应尽量缩短，高频电路则应进一步缩短。铜膜线的转角应为角或斜角，直角或尖角应影响高频电路及布线密度较高时电气性能。在双面板布线的情况下，两面的导线相互垂直，斜交或弯曲布线，必须以相互不平行的方式降低寄生容量。
（2）线条宽度
铜膜线的宽度应满足电特性要求，以便于生产为基准，其最小值取决于电流流动，但一般不小于0.2mm。只要板面积足够大，铜膜的线宽和间距优选为0。3mm。一般来说，以1~1.5mm的线宽允许流过2A的电流。例如，地线和电源线优选大于1mm的线宽。集成电路座在焊盘之间画两条线的话，焊盘直径为50mil，线宽和线间隔都为10mil，在焊盘之间走一条的话，焊盘直径为64mil，线宽和线间隔为12mil。注意公制和英制之间的转换，100mil=2.54mm。
（3）线间距
相邻铜膜线之间的间距应满足电气安全要求，同时为了便于生产，间距应越宽越好。最小间距至少可以承受所施加的电压的峰值。配线密度低时，必须尽量加大间隔。
（4）屏蔽和接地
铜膜线的共用地线应尽量放置在电路基板的边缘部。PCB板上应尽量多保持铜箔的地线，由此可增强屏蔽能力。另外，地线的形状最好是循环或网状。多层PCB板通过作为电源和接地专用层使用内层，可以发挥更好的屏蔽效果。
五、PCB板接地设计规则
1、地线共阻抗干扰
电路图上的接地线表示电路中的零电位，作为电路中其他各点的共同考虑点而使用，但在实际电路中由于接地线（铜膜线）阻抗的存在而必然产生共阻抗干扰，因此在布线时不能随意连接带有接地线符号的点可能会引起有害耦合，影响电路的正常操作。
2、接地线的连接方法
通常，在一个电子系统中，地线被分成系统地、外壳地（屏蔽地）、数字地（逻辑地）、模拟地等几个部分，在连接地线时必须注意以下几点。
（1）正确选择单点接地和多点接地
在低频电路中，信号频率小于1MHz，可以忽略布线和元件之间的电感，但是由于对电路电阻产生的压降影响较大，所以应该采用单点接地法。在信号的频率大于10MHz的情况下，由于接地电感的影响较大，所以最好采用接近接地的多点接地法。在信号频率为1~10MHz的情况下，如果采用单点接地法，则地线长度不得超过波长的1/20，否则应采用多点接地。
（2）从数值上进行模拟划分
PCB板中既有数字电路也有模拟电路，应尽量分开，应分别连接到电源的地线端，以防止地线混合（优选也分别连接电源端）。尽量增大线性电路的面积。一般来说数字电路的抗干扰能力强，TTL电路的噪声余量为0.4~0.6V，CMOS数字电路的噪声余量是电源电压的0.3～0.45倍，但是模拟电路部如果有微伏电平的噪声则不充分动作。因此，两个电路必须分离布局和布线。
（3）尽量画粗线
如果地线细，则接地电位随着电流的变化而变化，电子系统的信号被干扰，特别是成为模拟电路部分，所以地线尽量宽，一般比3mm大。
（4）关闭地线
在PCB板中只有数字电路的情况下，应该在接地线上形成循环。这是因为，在PCB板中有多个集成电路的情况下，如果接地线细，则接地电位差变大，环地线降低接地电阻，能够降低接地电位差。
（5）同级电路的接地
该一段电路的接地应尽量接近，本段电路的电源滤波器容量也应与本段的接地点连接。
（6）接地线的连接方法
总地线必须严格按照高频、中频、低频的顺序从弱电到强电的连接。高频部分为了保证良好的屏蔽效果，最好采用大面积包围式地线。
六、PCB板防干扰设计
在具有微处理器的电子系统中，干扰防止和电磁兼容性是在设计过程中必须考虑的问题，尤其是时钟频率高、总线周期快的系统。大功率，包括大电流驱动电路的系统；包括微弱模拟信号和高精度A/D转换电路的系统。为了增加系统的抗电磁干扰能力，必须考虑采取以下措施。
（1）时钟频率低微处理器
只要控制器的性能能够满足要求，时钟频率越低，低时钟就越能有效地降低噪声，从而提高系统的干扰防止能力。由于方波中包含各种各样的频率成分，所以其高频成分容易成为噪声源，一般来说，时钟频率的3倍的高频噪声是最危险的。
（2）减少信号传输中的失真
如果高速信号（信号频率高=上升沿和下降快的信号）在铜膜线上传输，则由于铜膜线的电感和容量的影响信号发生失真，失真过大则系统的动作变得不可靠。通常，信号在PCB板上传输的铜膜线越短越好，开口数越少越好。典型值：长度不超过25cm，大修次数不超过两个。
（3）减少信号之间的交叉干扰
在一个信号线具有脉冲信号的情况下，在对另一个具有高输入阻抗的弱信号线产生干扰的情况下，需要隔离弱信号线，通过施加接地的轮廓线来包围弱信号，或者增加线间距离可以通过增加电源和地线水平来解决不同水平之间的干扰。
（4）电源的噪声降低
在向系统提供能量的同时，还将噪声施加到供电系统，并且系统中的复位、中断和其它控制信号的一部分最容易干扰外部噪声，因此应适当地增加电容以过滤来自电源的噪声。
（5）注意PCB板和元设备的高频特性
在高频情况下，不能忽略PCB板上的铜膜线、焊盘、大修、电阻、容量、接插件的分布电感和容量。由于这些分布电感和电容的影响，当铜膜线的长度是信号或噪声波长的1/20时，产生天线效应，内部产生电磁干扰，电磁波向外部放出。通常，通孔和焊盘产生0.6pF的容量，一个集成电路的封装产生2~6pF的容量，一个PCB板的接插件产生520mH的电感，一个DIP-24插座具有18nH的电感，这些电容和电感对低时钟频率的电路没有任何影响需要注意高时钟频率的电路。
（6）合理划分零部件配置
元件排列在电路板上的位置必须充分考虑电磁干扰的问题。原则之一是尽量缩短各元件之间的铜膜线，在布局上合理地分离模拟电路、数字电路和产生大噪声的电路（继电器、大电流开关等），将相互间的信号耦合抑制到最小限度。
（7）地线的处理
用上述单点接地或多点接地方式处理地线。将模拟、数字、大功率设备分开连接，集中在电源的连接位置。PCB板以外的引线是屏蔽线，对于高频和数字信号屏蔽电缆两端接地，低频模拟信号用的屏蔽线一般使用单端接地。对噪声和干扰非常敏感的电路或高频噪声特别严重的电路应被金属屏蔽罩屏蔽。
（8）解联容量
解块容量优选为陶瓷片容量或多层陶瓷容量的高频特性。在设计PCB板中，在各集成电路的电源和地线之间追加了解块容量。在去耦环电容中，本集成电路的能量储存容量起到两个作用，一方面提供并吸收该集成电路的开闭瞬间的充放电功率，另一方面绕过由元件产生的高频噪声。数字电路中典型的解锁容量为0.1mu。这样的容量具有5nH的分布电感，对于10MHz以下的噪声可以具有良好的解块作用。通常，选择0.01~0.1mu。F的容量都可以。
一般来说，需要增加10mu左右的集成电路。F的充放电容量。另外，电源端子、电路基板的四角等的位置应跨越一个10~100mu。F的容量。
七、PCB板垫设计要求
焊盘尺寸：焊盘的内孔尺寸必须从元件引线直径和公差尺寸、以及镀锡层厚度、孔径公差、孔金属化电镀层厚度等方面考虑，通常作为焊盘的内孔直径在金属销直径上加0.2mm。例如，当电阻的金属引脚直径为0.5mm时，焊盘孔直径为0.7mm，焊盘外径应为焊盘孔直径1.2mm，最小应为焊盘孔直径1.0mm。如果垫径为1.5mm，则可以采用方形垫来提高垫的抗剥离强度。对于孔径小于0.4mm的垫，垫外径/垫孔直径=0.5~3。对于孔径大于2mm的垫，垫外径/垫孔直径=1.5~2。
普通垫大小：
垫孔直径/mm
0.4；0.5；0.6；0.8；1.0；1.2；1.6；2.0
衬垫外径/mm
1.5；1.5；2.0；2.0；2.5；3.0；3.5；4
设计衬垫时的注意事项如下。
（1）通过使从焊盘孔缘到PCB板边缘的距离大于1mm，可以避免加工时的焊盘亏损。
（2）当连接到焊盘的铜膜线较细时，垫辅泪滴通过将焊盘与铜膜线的连接设计成泪滴状，使焊盘难以剥离，铜膜线与焊盘之间的连接线难以切断。
（3）相邻垫请避开锐角。
八、PCB板大面积填充设计
PCB板上的大面积填充的目的有两个，一个是散热，另一个是屏蔽来减少干扰，为了避免焊接时产生的热量使电路板产生的气体不排出而使铜膜脱落，必须在大面积填充中打开窗户，而后一个是填充成网状。即使涂布铜也能达到防止干扰的目的，涂布铜后可以自动绕过焊盘，连接接地线。
九、PCB板交叉布线设计
在单面PCB板的设计中，在一部分铜膜不能连接的情况下，通常需要使用交叉布线，交叉布线的长度必须选择6mm、8mm、10mm的几个。
十、PCB板高频布线设计
为了使高频PCB板的设计更加合理，使干扰防止性能更好，在进行PCB板设计时，应从以下几点考虑。
1、合理选择层数
通过将中间层平面用作电源和接地层，可以起到屏蔽的作用，有效降低寄生电感，缩短信号线的长度，减少信号之间的交叉干扰，一般来说4层板比2层板的噪声低20dB。
2、走线方式
画线要遵循45deg。角曲线能够减少高频信号的释放和相互间的结合。
3、走线长度
行驶线的长度越短，2条线的并行距离越短越好。
4、检修次数
洞越少越好。
5、层间布线方向
层间布线方向应在垂直方向上，即最上层应在水平方向上，最下层应在垂直方向上，并且可以减少信号之间的干扰。
6、铺铜
通过增加接地铜涂层，可以减少信号之间的干扰。
7、包地
通过对重要的信号线进行分组处理，可以显著地提高该信号的干扰防止能力，当然也可以将干扰源进行分组处理，以不干扰其他信号。
8、信号线
信号不能循环，所以需要用菊花链方式接线。
9、解块容量
在集成电路的电源端子上跨上解锁容量。
高频粉笔
连接数字地、模拟地等公共地线时，连接高频粉笔元件，通常是将导线穿过中心孔的高频铁氧体磁珠。
