初学者PCB设计完整指南

什么是PCB？

印刷电路板，有时称为印刷线路板，是定义电路的电线或机械线结构的功能的板。大多数电子或机械设备和电器的功能都取决于PCB上生成的命令。这意味着PCB是这些系统的核心，如果这些系统中的电子电路不是建立在合理的PCB设计或布局上，则该系统将无法正常工作。

PCB由非导体材料制成。玻璃纤维是不导电材料的一个很好的例子。PCB上的电路板上设计有铜走线，以允许将电命令从一个部分传输到另一部分。通过在板上钻孔，制造商可以将电子组件固定在其相应位置并进行焊接，以便与铜走线一起形成完整的电路。与其他布线选项相比，电子设备中使用的PCB可以对这些设备进行精确的功能，控制和监视。

PCB零件

PCB具有四个主要部分：基板，铜层，阻焊层和丝网印刷。

基板由玻璃纤维和环氧树脂制成，可以认为是基板的骨架。使用它是因为它不导电并且可以抵抗断裂。

铜层由铜箔或铜涂层组成。这部分的目的是在电路板上和从电路板上传输电信号。可以将其描述为PCB的CNS。

阻焊层是PCB的保护皮。它由聚合物制成，旨在保护铜层与环境接触时不会发生短路。

丝网印刷是您制作PCB的指南。如果我们正在考虑图形，则可以将丝网印刷描述为您的图例。它在侧面，其布局包含不同部分的编号，其徽标，组件参考和符号开关设置。

幸运的是，我们大多数使用电子设备的人都不必担心PCB的螺母和螺栓。但是，如果您是电子或机械工程师，那么了解PCB是您职业的灵魂。从PCB和PCB设计的基本知识开始，您需要了解很多信息。

什么是PCB设计？

如果您拥有潜在电子设备的所有部件，但缺少PCB，那么您的设备就不存在了。印刷电路设计使您的设备栩栩如生。布局软件用于将电路原理图转换为PCB设计布局。这意味着链接组件和路由以形成电路板上电连接的形式。根据要实现的预期电气产品选择布局软件。如果您是初学者，务必要知道可以使用各种类型的布局软件。以下是最常见的6种：

EAGLE（易于应用的图形布局编辑器）

一个免费的PCB布局软件，可以在Windows，Mac和Linux上下载。由于它易于使用且具有庞大的电子和电气组件库，因此在很大程度上受到欢迎。使用该软件的原理图编辑器，设计人员可以添加元件并根据电路要求链接它们。原理图将转换为PCB布局编辑器，以将组件设置到位。

Multism

由于Multism的历史，它在布局软件研究人员和受训人员中很常见。它是为在大学教授电子学而开发的，并提供教学，研究和设计解决方案。这些功能使它成为初学者进行PCB设计时的最佳选择。

它的主要优势之一是能够分析模拟和数字电子产品。此外，它还可以与复杂的参数分析，嵌入式目标以及用户可以根据需要定义的模板进行简化的设计集成。

尽管EAGLE在PCB布局设计方面提供了卓越的支持，但常常因其出色的仿真环境而被EAGLE给予同等的评价，但也被认为会超越EAGLE。可以在Windows上下载Multisim。

OrCAD

OrCAD也可以在Windows，Linux和Mac上下载。该软件的名称源自公司名称（俄勒冈）和CAD（计算机辅助设计）。该软件具有标准的OrCAD设计套件，OrCAD Professional和Allegro套件。

标准套件用于生产设计中的概念，而专业套件则提供设计技能。Allegro套件由专家级的专业人员使用。

Altium

Altium可以在Windows上下载，但是与大多数其他布局软件相比，使用该软件可以更深入地挖掘您的收入。年度订阅费用约为7000美元。但是，其先进的PCB设计功能使其物有所值。它们包括设计，开发，现场可编程门阵列和原理图捕获。

Altium可以在短时间内轻松完成最复杂的设计，因此非常适合初学者进行BCP设计。设计师可以对其作品进行3D预览，以注意到并检查设计中的最小细节。

KiCAD

KiCAD最初是由Jean-Pierre Charras开发的，是根据创用CC（CC）许可的免费电气设计软件。它可用于创建2D和3D PCB布局以及其他功能。它具有一个对初学者PCB设计有用的库。

PCB设计人员发现KiCAD的原理图编辑器和布局查看器对于创建和修改设计最有用。该软件支持使用EAGLE创建的文件。

EasyEDA

基于Web的自动电子设计选项。这意味着您可以登录公司网站并从那里工作，而无需下载并占用计算机上的空间。它被描述为易于使用的界面，使其成为初学者PCB设计的良好平台。使用EasyEDA时，您可以从库中咨询各种项目。

Easy EDA的最大优势在于它能够支持Altium和EAGLE的PCB原理图和库以及此处未讨论的其他一些设计软件。

设计PCB的步骤

有了上述关于PCB的知识，就更容易理解设计PCB所使用的步骤。我们概述了使用上述Altium软件进行PCB设计的主要步骤。

步骤1：创建原理图

在PCB设计中，将原理图转换为电路板布局始终是较容易的选择。直接在船上设计更加艰巨。原理图可以是模板，也可以是设计人员创建的模板，用于创建和编辑布局。

步骤2：建立电路板设计

这需要使用该软件生成空白的PCB文档（PCBdoc）。该文档可让您设置设计形状和尺寸。您可以在创建最终的PCBdoc之前查看并更新选项。

步骤3：将原理图链接到电路板

这涉及使用布局软件上的以下步骤将原理图信息链接到PCBdoc。

l单击设计，然后更新PCB（您的PCBdoc的名称）

l将打开一个对话框，您可以从原理图中查看组件。然后，您可以通过将原理图信息正确添加到PCB项目中并在完成后单击验证更改选项来验证更改。

l所有项目上的绿色状态表示继续，您可以放心地执行更改。

l关闭对话框。

步骤4：定义板和层堆栈

使用软件上的层堆叠管理器，可以定义PCB的层的形状和数量。

步骤5：放置组件

在Altium Designer上，您可以选择自动或手动放置电路的组件。结合使用这两个选项，可以验证每个组件是否放置在各自的位置。

步骤6：标记钻孔

这需要在要在实际板上钻孔的位置上插入标记。一些设计师可能将其描述为安装和过孔。应根据PCB制造商的规格钻孔。

步骤7：路由跟踪

路由需要在组件之间创建连接。如果实际板上有不止一层，则通过孔进行布线，这些孔从用作接地层的一层到所有层到用作电源层的一层。

步骤8：验证电路布局

在PCB规则和约束编辑器上，通过单击适用于设计的规则，在软件上运行设计规则检查。

步骤9：添加图例

完成上述所有操作后，现在就可以添加丝网印刷的标签，标记，徽标，标识符和其他方面了。确保该字体易于用户阅读。

步骤10：生成设计文件

设计文件将作为Gerber文件生成。Gerber文件是PCB的标准格式，可以作为制作实际电路板的光绘仪显示。

最后的话

对于初学者而言，PCB设计的综合过程听起来可能很复杂。掌握基本术语，了解可用软件以及每个软件的优势，并遵循列出的简单步骤，可以使初学者的PCB设计变得简单得多。