基于STM32的高精度溫度測控系統，本篇為PCB設計分析篇

高精度溫度測控儀設計原理圖篇（已更新）
高精度溫度測控儀設計PCB篇（已更新）
高精度溫度測控儀設計STM32代碼篇（未更新）
高精度溫度測控儀設計上位機篇（未更新）

文章目錄

高精度溫度測控儀設計PCB篇
- 一、PCB布局
- - 電源電路布局
  - 核心電路布局
  - 恒流源及AD采集部分布局
  - 光耦輸出布局
  - 通信介面布局
- 二、PCB布線
- - 電源布線
  - 核心電路布線
  - 恒流源和AD采集布線
  - 以太網和RS232布線
- 三、檢查PCB
- - 設計規則一覽
  - DRC

上一章我簡單的分析了設計一個高精度溫控系統原理圖的設計組成，但對于一整個專案來說，分析功能，設計原理圖只是第一步，第二步則是根據原理圖來設計PCB，這一節內容我主要分享PCB的設計思路，即一些注意點，同時補充一下之前設計的一些缺陷與改進（干貨很多，記得 MARK、點贊、收藏哦）

高精度溫度測控儀設計PCB篇

一、PCB布局

不積跬步無以至千里，在原理圖設計完成之后，就進入到PCB設計環節，PCB設計環節第一步是對PCB的元器件進行布局，許多了認為布局只是無關緊要，把注重點放在布線上，實際上，布局的好壞直接影響了之后的走線難度與信號質量，做布局時一定要慎重，下面我分享一下我的布局，首先看一下全域圖：

這個是我的全域電路圖，基本的思想是左邊進電源，上邊接輸入輸出，右邊則放置上位機電路，關聯性強的器件盡量放在一起，這樣可以方便布線，同時增加相關信號的關聯性，每個部分的布局我分開分析

電源電路布局

電源電路布局，首先是220轉到+/-12V然后通過兩個高精度降壓芯片（TI公司的TPS芯片）生成+/-5V，因為這里后面要給AD電路提供差模信號，以及為運放供電，所以單獨用兩個芯片產生電壓，12V轉5轉3.3因為給單片機供電，所以使用了簡單的降壓電路，兩個降壓芯片成本一兩塊的樣子，布局靠近單片機就可以，還有一路是5V轉到2.5V為AD采集芯片提供基準電壓的基準源，本芯片的基準源精度要求也較高，所以使用了ADR421，是市面上常用的一款芯片，電路都是通過參考芯片手冊的典型電路來設計的，各大部分芯片的主要位置放下來之后，就把外圍電路放在對應芯片的附近，方便布線，以下就是我的電源布局：

每個部分的芯片在原理圖上都可以看到，這里我把所有的標注都洗掉了方便觀看

注意要點：電源布局的時候要分析以下電流的走向，來放置電容，理論上濾波或者去耦越靠近器件效果越好，同時有多個電容濾波的時候，電容值大的要在前面，容值小的要在后面，如果放置相反，則沒有效果！示例如下

電流一定要在電容之后引出，不然放置效果等于沒有，甚至起到反作用

另外一點就是電源器件作業時溫度較高，周圍器件最好不要放置作業時受溫度影響較大的器件！

核心電路布局

核心電路的布局，我的設計理念如下：

芯片盡量放在整張PCB板的中間，方便連接其他電路
芯片的外圍電路（復位、濾波去耦電容、晶振電路）等盡量靠近核心芯片，保證其效果，但又不要靠的太近，留一些空隙給芯片的引腳引出，接到外圍電路上！
用來做阻抗匹配的電阻，盡量靠著輸出口，保證效果
按鍵的布局盡量靠近PCB右下角，因為大家基本上都是右撇子，用的舒服，嘿嘿，但復位按鍵因為不常用，放在中心也沒問題，LED顯示選一個明顯的位置就行，但也要注意稍微離其他容易受溫度影響的芯片遠一點
放置的時候優先考慮非GND的引腳，因為后期鋪銅，GND基本上全覆寫，所以我前期不接地線，最后才做，設計難度大大降低

除此之外，因為核心電路使用的數字地和數字VCC，所以在其與降壓模塊的VCC和GND要上一個磁珠做隔離，我的擺放位置如下（上圖中馬賽克位置—尷尬）

**補充一下：**原理圖中連接AGND和DGND的器件都挺多，為了后期蓋GND銅皮的時候方便，所以我在整體規劃時把左半邊分為AGND，右半邊分為DGND進行器件布局的，先提前看一下整體的圖

恒流源及AD采集部分布局

PT100的接法是通過恒流源接入，輸出模擬差分信號，通過多路選擇器，回圈匯入8路差分信號，輸入到AD采集芯片之中，對于信號電路，設計的要求就是盡可能的縮短器件之間的距離，所以我的布局思路就是把恒流源靠近PT100，然后出來的信號經過濾波后，差分等長處理，經過選擇器輸入到24位AD采集芯片，保證信號的完整性，同時對于這些排列性質的器件，在布局上面盡量一致，方便走線，比如所有的電源介面都可以在背面走一條直線，然后過孔引出到頂層，信號則在頂層直接走線，降低了走線的難度，減少信號的過孔，保證信號完整性

光耦輸出布局

光耦的布局要點就是光耦和輸出要靠近，其他的基本沒啥，我放在了PCB的右上角

通信介面布局

通信口一般放在板子側邊，容易接線，布局要點和之前的一樣，就是同一電路盡量靠近，關鍵信號線注意差分走線

二、PCB布線

PCB布局設計完成，就到了PCB布線了，我分析一下我的布線方式

電源布線

電源布線注意要點：

電源線寬度：電源線布線前先估計一下各個模塊的過電流大小，然后根據電流大小選擇一下寬度，比如單片機的電源線一般10mil足夠，電源模塊走線的寬度一般15或20mil夠了，但有時也要看實際情況，具體我們可以對照一個軍用標準表格，不知道是不是真的，但他對應的值還算標準（需要可以私信我留下郵箱備注軍用標準，我發檔案給你）