目录：
1.HW系统设计简介
2.HW设计流程
3.原理图&PCB设计要点
4.电源系统设计要点
5.CPU&DDR 设计要点
6.重要信号设计要点
HW系统设计简介--认识HW设计：
HW设计概述:
任何一个具备电器特性的产品，任何可以通过上电工作的产品，都需要HW设计。
如(cell Phone、TV、STB、Laptop手机、电视、机顶盒、笔记本电脑)。现在很火的(IOT、AI物联网、人工智能)…
产品示例：
HW系统设计简介- HW一般构成：
HW系统设计简介-系统结构图：
机顶盒系统应用；
HW系统设计简介 - 实物Demo：
机顶盒硬件PCB实物板；
HW系统设计流程：
PCB设计前期准备：
PCB设计首先认识常用的封装，原理图逻辑封装、PCB实物封装、器件实物。
工欲善其事，必先利其器，要做出一块好的板子，除了要设计好原理之外，
还要画得好。在设计PCB前，首先要准备好原理图的元件库和PCB的元件库。
普通常用的封装可以找别的同行提供，常用的没有必要都去画封装，
特殊的器件需要自己画。每个设计公司每个PCB工程师都有自己的器件封装库。
原理图封装建库：也叫逻辑封装库，元件封装可以用软件里面库的自带的封装，但是一般很难找不到合适的，最好是根据元器件手册标准尺寸自己画元件建库。原理图逻辑封装不是很严格，只要注意定义好管脚属性跟PCB元件对应的关系即可！
PCB封装建库：PCB封装库是实物，元件封装可以用软件里面库的自带的封装，但是一般很难找不到合适的，最好是根据元器件手册标准尺寸自己画元件建库。PCB实物封装，对元件库要求非常高，他直接影响板子器件的安装。
PCB结构设计，也就是实物板子的外形，PCB板最终装配的尺寸，需要考虑的机械定位孔、接插件、按键/开关、螺丝孔、装配孔、外设接口器件放置的位置，充分考虑到布线区域和禁止布线区域。尽可能使外形规则，节省生产成、本减少物料浪费。
原理图&PCB设计-原理图设计概述：
原理图按功能模块方式绘制,分页.这样易读,又便于后面的PCB布局.如例图：
ORCAD 原理图绘制注意事项
同一个功能模块电路的元件放到在一起.
电子符号中有极性元件及多脚位元件的脚号要与PCB元件脚号对应.
双击元件弹出对话框即可编辑元件属性。
ORCAD 原理图DRC CHECK,生成网络表
原理图的DRC检验,具体选项见下图:
PCB设计流程简述：
PCB Layout工作流程；
A.PCB封装及板框绘制
B.ORCAD网表导入PADS软件
C.PCB规则设置
D.元件布局
E.布线
F.检查PCB图
G.PCB Layout设计要点
H.重要信号设计
Layout&PCB设计流程-PCB封装简述：
A.建新PCB元件封装；
画PCB封装必需的四个参数：
1、焊盘的尺寸
2、Pitch（焊盘和焊盘的中心距）
3、跨距
4、丝印尺寸（或本体）
PCB元建封装设计要点：
1、难点：在于快速确定行距或列距
捷径：可取器件本体外框的最大值。
2、焊盘应该加多大？可根据IPC标准，或按照以下捷径进行：
SMD加大0.2~0.5mm ; DIP可加大0.5~1mm。
3、丝印外框可放在Top或All Layer.但TEXT文本必须放在Silkscreen Top。
捷径：不管是外框线或文本可统一放在Silkscreen Top
Layout&PCB设计流程-PCB 板框简述：
A.结构导入：
按设计要求绘制Board ouline(PCB 板框),或 Import客户提供的PCB机构图dxf档(如果是dwg档需要通过AUTOCAD 软件转成DXF档.) 编辑成板框.如下图：
B.导入网络表：
FileImport 网络表文件ASC档如下图：
C. 安全间距、层定义规则设置：
按照设计的要求及PCB尺寸大小，将线宽、线距、层定义、过孔、全局参数等相关参数设置好。
C.层定义分配规则设置：
常见的几种板层分配,可依功能要求及所需绕线层数之需要有所修改。
过孔设置，孔径大小焊环大小，如果是盲埋孔需设置半导通孔，设计参数，比如格点、差分对、热焊盘、铺铜的填充和灌注、过孔样式，等等。
Layout&PCB设计流程-元件布局：
D.元件布局规则；
1.按照PCB机构图或DSN中的placement图摆放固定零件如一些I/O接口，USB座，卡座等器件.
2. 参照原理图功能模块布局及已摆好固定器件，确定主CPU及存储的位置，以主IC为核心分别摆各扩展等模块．
３. 各模块元件依照原理图按照信号流向摆放（PCB与原理图链接摆放）相关组件互相靠近,以飞线分布状况判断走线路径, 空间运用, 走线最短为原则.
4. 元件布局需考虑整齐美观(用较大格点25mil摆放,元件容易对齐) , 安全距离,规则化, 使用方便性;考虑可生产及量产性与焊接方便性.
5. 重要器件要优先考虑摆放位置，如晶振要靠近IC摆放，远离任何敏感电路及IO driver; bypass电容要靠近对应IC的VCC PIN。
D、热敏元件与发热元件是否有距离。 E、信号流程是否流畅且互连最短。 F、插头、插座等机械设计是否矛盾。 G、元件焊盘是否足够大。
D.按页快速模块化：
首先打开软件，原理图与PCB交互，导入网表以后，元器件封装是叠加在一起的，无法区分对应的元器件，所以需要按照原理图功能模块，按页快速模块化，把固定的器件，主芯片CPU放置好以后，其他的器件按照飞线最顺的方式先放置板外，方便按模块布局。
D.模块化分区：
PCB布局功能模块分区的好处，避免元器件弄混，提前评估预留好布局的空间，也方便多人合作布局布线，一款PCB板子是可以多人合作每个人画不同的模块，提高工作效率，最后把模块互联即可完成PCB Layout工作项目。
D.确认布局可行性：
将完成布局的PCB,交由硬件工程师检查:
检查元件封装大小是否与实物一致
信号流程是否互连最短,空间运用,走线最短为原则
元件布局是否疏密有序，在空间上是否有冲突
元件是否插件方便，便于更换
Layout&PCB设计流程-布线：
E.布线规则：
可视板子大小, 元件密度来决定线宽与格点： 8,7,5 6,6,6 10,10,10or5 12,13,25 (线宽, 两线之安全距离, 格点 ）；
多层板之相邻二层面以垂直方向走线, 二层 组件板为例: TOP side 为纵向走线, Bottom side 为横向走线;
开始走线时先考虑电源与地线的走线路径, 从最密的地方开始往外拉,并依走线顺畅性适时调整非固定组件摆放位置;
走线时需随时注意该线为何信号, 并考虑其走线方式.
Clock 信号或重要信号线须做特殊处理.(20mil 以上, 包地处理) 先行走线, 愈短愈好,以得到最佳的走线路径 ;
边拉线时即边修线 ；
Trace 愈短愈好，愈宽愈好；Trace 愈宽, 电路之阻抗愈低 ；
避免使用 90 度的 Trace, 以 45 度或圆弧取代。
E.飞线使用技巧：
如右图，网络的飞线纵横交错，显示很乱，在网络里面可以关掉部分飞线，为了方便元件摆放，以及布线操作，飞线可以每次只打开一个模块的飞线，电源跟地的飞线，需要建立类区分开，方便选择网络打开或者关闭飞线，多组电源并用不同颜色区分。
E.走线规律：
A.走线方式: 走线尽量短，过孔尽量少,一条信号线上一般不要超过4个过孔.
B.走线形状: 同一层走线改变方向时, 用45度角走线,或弧线,避免产生直角和锐角.
D.走线时优先考虑重要信号的布线顺.如一些高频信号,CLOCK,HDMI,USB中的差分对走线. 应考虑其走线越短越好,并做包地处理.
C.从元件最密集的地方开始拉线,如果空间不够还需要调整元件位置.
E.两层板布线尽量把信号线走到元件面,反面少走线,这样可以使反面地保完整性,这样可以减少一些EMC问题.
F.电源线要粗,一般30-100mil(元件PIN同宽),视电流的大小而定. 大电流电源做铺铜处理.走向是先经大电解电容再通过小电容滤波之后到IC PIN.
增加地孔，增大接地面积。在合适的位置放TP地连接点。这样方便以后调试。
E.平面分割：
1.做电源处理时，首先应该考虑的是其载流能力，其中包含 2 个方面。
a) 电源线宽或铜皮的宽度是否足够。要考虑电源线宽，首先要了解电源信号处理所在层的 铜厚是多少。
b)换层时孔的大小及数目是否满足电源电流通流能力。首先要了解单个过孔的通流能力， 在常规情况下，温升为 10 度。
2.其次应考虑电源路径，具体应考虑以下 2 个方面。
a) 电源路径应该尽量短，如果走的过长，电源的压降会比较严重，压降过大会导致项目失败。
b) 电源平面分割要尽量保持规则，不允许有细长条及哑铃形分割。
3.做电源分割时应尽量避免相邻信号线跨分割情况，信号跨分割参考平面不连续会有阻抗突变情况产生，会产生 EMI、串扰问题，在做高速设计时，跨分割会对信号质量影响很大。
Layout&PCB设计流程-检查PCB图：
F.DRC 检查；
安全间距检查，运行此操作前要按“Home”键，使PCB全局显示。
Layout&PCB设计流程-设计要点：
G.电源系统设计——AC-DC（开关稳压电源）；
现在的开关稳压电源集成度很高，设计并不难；
一般请参考电源芯片的Reference Design进行设计；
注意高压线路的走线宽度、注意和低压电路的物理隔离；
G.电源系统设计——System 电源构架：
电源是提供系统各模组能量的源泉；
电源架构要考虑使用合理的转换芯片、合理的布局构架；
电源要考虑各路电源的电压、电流、纹波、干扰要求；
设计布线要遵照电流流向的树状结构，源头粗，末节细。
G.电源系统设计——AC-DC：
电源系统设计注意：
1、额定工作电压(1.2V、1.5V、5V、atc…)
2、额定工作电流(1.0A、2.0A、1.5A、atc…)
3、电压精度及纹波要求
4、效率要求
G.电源系统设计——Buck/Boost：
DC-DC设计注意：
1、额定工作电压(1.2V、1.5V、5V、etc…)
2、额定工作电流(1.0A、2.0A、1.5A、etc…)
3、电压精度及纹波要求
4、效率要求
G. CPU&DDR设计注意——CPU设计：
CPU设计注意：
1、CPU内部分处理计算模组、内存管理模组、总线模组等等…
2、CPU重要参考：运算主频、内核数量、线程数量等…
3、CPU是计算处理的核心，运算快、发热高，一定要以CPU运行稳定为最重要原则。
3、CPU内部是分各个模块，要注意模组之间的排布合理。
CPU设计注意：
1、CPU一般要放置在空间开阔的地方，方便信号排布，方便测试、散热器
2、CPU要保证其EPAD的接地性一定要良好。
3、CPU分各个模块，要注意模组之间的排布合理。
G. DDR系统设计——Nand /Nor Flash：
DDR是数据处理核心，速度快，频率高，时序要求高，要重点注意。
DDR的重要参数：容量、位数、频率范围
注意DDR的位置，整体布局走线。
DDR数据线分组：
DQ0到DQ7差分是DQS0_N和DQS0_P加上DQM0为底8位。
DQ8到DQ15差分是DQS1_N和DQS1_P加上DQM1为高8位。
时钟命令线是CLK_N和CLK_P,其他的为地址线。
保证背面地的完整性，保证和其他模组的隔离性；
信号线应尽量短并尽量减少VIA；DATA线有等距走线的必须等距;
CLK+/-是差分信号、频率高，一定要重点包地无干扰处理。
需要做阻抗匹配的走线，应走差分线（CLK、DQSH、DQSL）；
DDR供电电源要稳定，靠近电源PIN放置0.1uF退耦合电容。
H. 重要信号设计——Crystal（晶体） 电路设计：
Crystal之CLOCK_IN与CLOCK_OUT走线应尽量短,两侧及背面应该具备完整的接地层保护, 其接地线宽至少需 100mil 以上;
Crystal 附近不宜有其他高速讯号线或类比讯号线接近,如需接近,需使用 2D-Line 进行;
H. 重要信号设计——HDMI电路设计：
System PCB Layout Guide – HDMI
保证HDMI走线及端口背面的地平面的完整性.
保证差分走线的包地、差分走线的长短需一致.
HDMI differential path should be GND shielded. And add via on guard ground trace as many as possible.
TXC+/-,TX0+/-,TX1+/-,TX2+/- (differential impedance=100ohm10%) .
Line Width(W)= 6 mil
Line Space(S)= 8 mil
Clearance (D)= 5 mil
H. 重要信号设计——USB电路设计：
System PCB Layout Guide – USB
差分信号要做好包地处理，保证背面地的连续性。
DM/DP信号差分走线，并且走线距离尽量不要太长太绕。
USB_DM0/USB_DP0 & USB_DM1/USB_DP1 (differential impedance=90ohm10%).
Line Width(W)= 9 mil
Line space (S)= 5 mil
Clearance (D)= 6 mil
H. 重要信号设计——USB电路设计：
System PCB Layout Guide – Ethernet
网络的FGND 和主GND要用高压电容绝对隔开保证尽量不要靠近主GND.
TXP/N、RXP/N 信号差分走线，并且走线距离尽量不要太长太绕。
网口背面尽量不要铺地。
TXP/N、RXP/N 走线不要太长。
ETH_TXP/ETH_TXN & ETH_RXP/ETH_RXN (differential impedance=100ohm10%).
Line Width(W)= 8 mil
Line space (S)= 6 mil
Clearance (D)= 6 mil
H. 重要信号设计——音视频电路设计：
System PCB Layout Guide – Video & Audio
CVB、AL、AR每条记录道应接地屏蔽。
SPDIF轨迹应接地屏蔽，远离CVB、AL、AR。
Signal impedance =75ohm 10%.
Line Width(W)= 8 mil
Clearance(D) = 8 mil
H. 重要信号设计——天线电路设计：
System PCB Layout Guide – RF
天线的走线需要阻抗匹配，所以线宽及包地间距需根据实际信号频率做特殊计算设置。
l width at 25mil CPWG spacing.
天线处理模组尽量加屏蔽，放置外部干扰。
H. 重要信号设计——WIFI电路设计：
System PCB Layout Guide – WIFI
WiFi模块到天线匹配电路的微带线 从WiFi模块到天线匹配电路的信号传输线为50ohm特性阻抗的微带线。
线宽及包地间距需根据实际信号频率做特殊计算设置
WiFi模块阻抗线根据需求而定，也有隔层参考阻抗为75ohm,width at 25mil CPWG spacing.
H. 重要信号设计——阻抗匹配：
USB:阻抗控制90ohm，差分线，参考邻层。
HDMI:阻抗控制100ohm，差分线需要包地，共面阻抗，需要做等长，参考邻层。
网口：阻抗控制100ohm，差分线，参考邻层。
音频：阻抗控制50ohm，单端线，参考邻层。
WIFI、天线：阻抗控制50或75ohm，参考邻层或隔层，特性单端线，需要包地，共面阻抗。
DDR：单端阻抗控制50ohm，差分控制100ohm，参考邻层，需要做等长。
H. 重要信号设计——做等长：
为什么需要等长？
数据操作的有效时序窗口，在满足时序要求时，数据才能正确的被读取，而不会发生错误。
假如16条数据线做了等长处理，而此时CPU的驱动强度一致，走线等长和阻抗一致，则此时数据传输应该是齐头并进的，这样的话在同一个时钟下到达DDR端的数据采样点是一致的。
走线未经过等长处理，在实际传输中包含传输时间和延迟时间，因为没有做等长处理，则实际的长走线将需要更多的传输时间和多出来的延迟时间，此时就会出现上面的情况，在同一个采样点，由于延迟，长的走线数据由“0变为1”，而整个数据变为了“01”，此时传输的数据改变，发生数据错误问题。
CAM&PCB设计流程简述：
PCB CAM工作流程；
A.GERBER文件输出
B.钻孔设计要点
C.内层设计要点
D.外层设计要点
E.阻焊设计要点
F.文字设计要点
G.拼版设计要点
CAM&PCB设计流程--文件输出：
A.GERBER文件输出——注意要点；
PADS软件每次打开文件需要重新铺铜，
灌注（FLOOD）――客户用于设计后的铺铜（或者修改后的铺铜），其中客户会根据设计的需要设置一些参数（包括修改），PCB制造厂家一般不用（如果运行该命令铺铜会导致一些客户不期望的结果产生（多铜箔或少铜箔）。
填充(HATCH)－－PCB生产厂家用于光绘文件转换的铺铜（运行Hatch All）平面连接（PLANE CONNECT）－－针对内层可选择性的铺铜连接 （当plane connect 窗口有层显示，运行该命令时需小心，用完该命令需与客户确认）
线路层的2D线 选项指二维线，通常客户会放置一些方框的标识线、分割线…..
该类线常常会导致线路短接，建议不选
字符层有几个选项需要注意，点中TOP，勾选主元件面上的项目下面的选项，需勾选2D线，参考编号，文本，边框，测试点。
点中Silkscreen TOP，勾选主元件面上的项目下面的选项，需勾选2D线，铜箔，参考编号，文本，边框，其他选项不用选。
B.钻孔设计——注意要点：
钻孔文件首先检查文件是否有漏孔漏槽。分孔符号对比钻孔，查看分孔图符号里面是否有槽，有孔，有圈圈。如果分孔符号里面有多出槽孔符号，钻孔，圈圈一定要做出来，（注：不确定的询问客户）
ProtelDXP（AD)，Protel 99SE原始文件，在软件里面关掉所有层只打开外形层跟机械层，核对导入Genesis里面的文件，对比是否有外形圈圈锁住。
孔属性定义,过孔属性判断核对锡膏层贴片层，字符层，NPTH孔，对比线路层独立孔线路PAD跟钻孔等大的为无铜孔，核对分孔图是否有冲突，PTH对比线路层，阻焊层判断插件孔的属性，一般在线路有PAD或者在铜面上的为PTH孔。
C.内层设计——注意要点：
隔离带密集、拐角、窄的连通区域，由于隔离盘、花焊盘阻隔源文件开路。
整层（或同一隔离区域内）都是隔离盘则属于电地开路。
BGA区域削铜后核对原稿，削后没铜桥或铜桥小于最小线宽的，需增加铜桥，铜桥宽度满足铜厚极限线宽能力。如果是电源层大部分没有铜桥，虽然没有开路，但是会导致铜桥过不了产品需求的电流，地层要是大部分没有铜桥会导致高速信号无法被屏蔽。
D.外层设计——注意要点：
检查线宽线距，BGA焊盘大小有没有超出制成能力。阻抗线按照以下原则调整控制阻抗。
USB:阻抗控制90ohm，差分线，参考邻层。
HDMI:阻抗控制100ohm，差分线，共面阻抗，参考邻层。
网口：阻抗控制100ohm，差分线，参考邻层。
音频：阻抗控制50ohm，单端线，参考邻层。
WIFI、天线：阻抗控制50或75ohm，参考邻层或隔层，特性单端线，共面阻抗。
DDR：单端阻抗控制50ohm，差分控制100ohm，参考邻层。
E.阻焊设计——注意要点：
阻焊处理：
1.阻焊开窗与相对应焊盘之间的空间。
2.开窗距铜、距线的间距。
3.开窗之间的阻焊油墨称为阻焊桥。
处理阻焊文件前，需要检查是否有多开窗或者少开窗。对比线路焊盘核对对应的焊盘是否都有阻焊开窗，对比贴片层、锡膏层。Layout工程师设计失误是会把开窗放在贴片层或者锡膏层，阻焊层没有开窗。
阻焊的目的是阻止焊接，没有开窗的地方印上阻焊油墨。油墨是绝缘的不导电，要焊接的地方开窗不印油墨，把焊点露出来，焊盘做表面处理方便贴片焊接。
F.文字设计——注意要点：
字符制作要求及处理：
a、修改或移动字符时，不能改变字符框的极性。
b、字符上大锡面（或金面）时，保持字符标识清晰的前提下，尽量移动字符而不切削字符，或允许字符上锡面（或金面）,且流程先喷锡或（沉金)后印字符。
c、顶层字符显示效果为正字，底层字符显示效果为反字，如果不满足上述情况，则需作镜像处理（注意绝对不允许整板镜像）；超出20处时，建议顾客更改或重传文件；
d、顾客要求字符为负片效果时，字符油墨不能上焊盘、不能入孔，阻焊掏白油块单边10mil以上，过孔盖油用过孔掏白油块单边4mil。
G.拼版设计——注意要点：
拼版制作要求及处理：
1.拼版方式
a、顺拼：板边无设计卡座，元器件没有超出板外，正常采用顺拼。
b、阴阳拼版：铜面积相差太大或方便成型、方便贴片焊接的采用阴阳拼版。
c、旋转拼版：拼版时注意查看字符元器件标识，当字符框标识超出板外，V-CUT连接时建议旋转拼版方便焊接元器件不会被板子挡住。有间距时适当加大间距拼版。
2.拼版桥连方式
a、邮票孔桥连：邮票孔桥连的好处是，其他位置铣空，邮票孔桥连掰开分板，邮票孔会有毛刺，其他地方铣空都很光滑。
b、V-CUT桥连：桥连位分板后会有毛刺，没有铣板那么光滑。V-CUT相比邮票孔桥连。毛刺会很多但是没有邮票孔毛刺大，邮票孔只是会局部有毛刺。
c、桥连的工作边都需要添加，定位孔及mark点。定位孔方便板子生产过程中定位使用，mark点是贴片焊接时必须要用到的。
撰写：BGAPCB 此文希望对阅读者有所帮助！
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