如何快速設(shè)計(jì)一個(gè)PCB電路板

在設(shè)計(jì)電路板時(shí)，往往需要很多繁雜的步驟。無論是微處理銅和焊料的基礎(chǔ)知識(shí)，還是試圖確保電路板最終都印刷完，或者遇到更具體的設(shè)計(jì)問題，例如通孔技術(shù)或帶有通孔，焊盤和任意數(shù)量的布局的設(shè)計(jì)信號(hào)完整性問題，則需要確保您擁有正確的設(shè)計(jì)軟件。那么下面將通過10步，告訴你怎么設(shè)計(jì)PCB。

如果您已經(jīng)這樣做數(shù)十年了，就不需要我告訴您了解設(shè)計(jì)軟件對(duì)正確設(shè)計(jì)PCB線路板的價(jià)值。如果沒有從原理圖捕獲到布局的準(zhǔn)確而可靠的集成，為布線和銅線布置走線或管理焊料所需的層會(huì)變得困難。

步驟1：創(chuàng)建原理圖

無論是從模板生成設(shè)計(jì)還是從頭開始創(chuàng)建電路板，最好都是從原理圖開始。原理圖與新設(shè)備的藍(lán)圖相似，了解原理圖中顯示的內(nèi)容非常重要。首先，原理圖向您顯示以下內(nèi)容：

設(shè)計(jì)中使用了哪些組件

組件如何連接在一起

不同原理圖中的組件組之間的關(guān)系

上面的最后一點(diǎn)非常重要，因?yàn)閺?fù)雜的設(shè)計(jì)可能會(huì)使用分層示意圖。如果您采用分層方法進(jìn)行設(shè)計(jì)并將不同的電路塊放置在不同的原理圖中，則可以在新板上加強(qiáng)重要的組織。您可以在OnTrackPodcast上從CarlSchattke了解更多有關(guān)精心設(shè)計(jì)的原理圖的價(jià)值。

與直接在板上進(jìn)行設(shè)計(jì)相比，不僅電路互連更容易定義和編輯，而且將原理圖轉(zhuǎn)換為電路板布局要容易得多。對(duì)于組件，PCB設(shè)計(jì)軟件具有廣泛的零件庫數(shù)據(jù)庫

步驟2：創(chuàng)建空白PCB布局

創(chuàng)建原理圖后，需要使用PCB設(shè)計(jì)軟件中的原理圖捕獲工具來開始創(chuàng)建PCB布局。在此之前，您需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)空白的PCB文檔。創(chuàng)建電路板需要生成一個(gè)PcbDoc文件。可以從設(shè)計(jì)軟件的主菜單輕松完成此操作

如果已經(jīng)確定了電路板的PCB形狀，尺寸和層堆疊，則可以立即進(jìn)行設(shè)置。如果您現(xiàn)在不想執(zhí)行這些任務(wù)，請(qǐng)不要煩惱，您可以在以后更改電路板的形狀，尺寸和疊層（請(qǐng)參見下面的步驟4）。通過編譯SchDoc，原理圖信息可用于PcbDoc。編譯過程包括驗(yàn)證設(shè)計(jì)并生成幾個(gè)項(xiàng)目文檔，以便您在轉(zhuǎn)移到PcbDoc之前檢查并更正設(shè)計(jì)。強(qiáng)烈建議您此時(shí)檢查并更新用于創(chuàng)建PcbDoc信息的項(xiàng)目選項(xiàng)。

在設(shè)計(jì)電路板時(shí)，有時(shí)似乎似乎到達(dá)最終設(shè)計(jì)將是漫長(zhǎng)而艱巨的旅程。無論是微處理銅和焊料的基礎(chǔ)知識(shí)，還是試圖確保電路板最終都印刷完，或者遇到更具體的設(shè)計(jì)問題，例如通孔技術(shù)或帶有通孔，焊盤和任意數(shù)量的布局的設(shè)計(jì)信號(hào)完整性問題，則需要確保您擁有正確的設(shè)計(jì)軟件。

如果您已經(jīng)這樣做數(shù)十年了，就不需要我告訴您了解設(shè)計(jì)軟件對(duì)正確設(shè)計(jì)PCB線路板的價(jià)值。如果沒有從原理圖捕獲到布局的準(zhǔn)確而可靠的集成，為布線和銅線布置走線或管理焊料所需的層會(huì)變得困難。

步驟1：創(chuàng)建原理圖

無論是從模板生成設(shè)計(jì)還是從頭開始創(chuàng)建電路板，最好都是從原理圖開始。原理圖與新設(shè)備的藍(lán)圖相似，了解原理圖中顯示的內(nèi)容非常重要。首先，原理圖向您顯示以下內(nèi)容：

設(shè)計(jì)中使用了哪些組件

組件如何連接在一起

不同原理圖中的組件組之間的關(guān)系

上面的最后一點(diǎn)非常重要，因?yàn)閺?fù)雜的設(shè)計(jì)可能會(huì)使用分層示意圖。如果您采用分層方法進(jìn)行設(shè)計(jì)并將不同的電路塊放置在不同的原理圖中，則可以在新板上加強(qiáng)重要的組織。您可以在OnTrackPodcast上從CarlSchattke了解更多有關(guān)精心設(shè)計(jì)的原理圖的價(jià)值。

與直接在板上進(jìn)行設(shè)計(jì)相比，不僅電路互連更容易定義和編輯，而且將原理圖轉(zhuǎn)換為電路板布局要容易得多。對(duì)于組件，PCB設(shè)計(jì)軟件具有廣泛的零件庫數(shù)據(jù)庫

步驟2：創(chuàng)建空白PCB布局

創(chuàng)建原理圖后，需要使用PCB設(shè)計(jì)軟件中的原理圖捕獲工具來開始創(chuàng)建PCB布局。在此之前，您需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)空白的PCB文檔。創(chuàng)建電路板需要生成一個(gè)PcbDoc文件?？梢詮脑O(shè)計(jì)軟件的主菜單輕松完成此操作，如下所示。

如果已經(jīng)確定了電路板的PCB形狀，尺寸和層堆疊，則可以立即進(jìn)行設(shè)置。如果您現(xiàn)在不想執(zhí)行這些任務(wù)，請(qǐng)不要煩惱，您可以在以后更改電路板的形狀，尺寸和疊層（請(qǐng)參見下面的步驟4）。通過編譯SchDoc，原理圖信息可用于PcbDoc。編譯過程包括驗(yàn)證設(shè)計(jì)并生成幾個(gè)項(xiàng)目文檔，以便您在轉(zhuǎn)移到PcbDoc之前檢查并更正設(shè)計(jì)，如下所示。強(qiáng)烈建議您此時(shí)檢查并更新用于創(chuàng)建PcbDoc信息的項(xiàng)目選項(xiàng)。

步驟3：原理圖捕獲：鏈接到PCB

PCB設(shè)計(jì)軟件中的所有工具都可以在一個(gè)統(tǒng)一的設(shè)計(jì)環(huán)境中使用，在該設(shè)計(jì)環(huán)境中，原理圖，PCB和BOM相互關(guān)聯(lián)并且可以同時(shí)訪問。其他程序會(huì)迫使您手動(dòng)編譯原理圖數(shù)據(jù)，要將SchDoc信息傳輸?shù)叫聞?chuàng)建的PcbDoc，請(qǐng)單擊設(shè)計(jì)?更新PCB{新PCB的文件名}.PcbDoc。將打開“工程變更單”（ECO）對(duì)話框，列出原理圖中的所有組件和網(wǎng)絡(luò)。

步驟4：設(shè)計(jì)PCB疊層

當(dāng)您將原理圖信息傳輸?shù)絇cbDoc時(shí)，除了指定的電路板輪廓外，還會(huì)顯示組件的封裝。在放置組件之前，您應(yīng)該使用如下所示的“層堆疊管理器”定義PCB布局（即形狀，層堆疊）。

如果您不熟悉PCB設(shè)計(jì)，盡管可以在PCB設(shè)計(jì)軟件中定義任意數(shù)量的層，但大多數(shù)現(xiàn)代設(shè)計(jì)都將從FR4上的4層板開始。您還可以利用材料堆疊庫;這樣一來，您就可以從各種不同的層壓板和獨(dú)特的板材中進(jìn)行選擇。

如果您要進(jìn)行高速/高頻設(shè)計(jì)，則可以使用內(nèi)置的阻抗分析器來確保電路板中的阻抗控制。阻抗曲線工具使用Simberian集成的電磁場(chǎng)求解器來定制跡線的幾何形狀，以達(dá)到目標(biāo)阻抗值。

步驟5：定義設(shè)計(jì)規(guī)則和DFM要求

PCB設(shè)計(jì)規(guī)則類別的種類很多，您可能不需要為每個(gè)設(shè)計(jì)使用所有這些可用規(guī)則。您可以通過在下面的PCB規(guī)則和約束編輯器中的列表中右鍵單擊有問題的規(guī)則來選擇/取消選擇單個(gè)規(guī)則。

您確實(shí)使用的規(guī)則，尤其是用于制造的規(guī)則，應(yīng)符合PCB制造商設(shè)備的規(guī)格和公差。諸如阻抗控制設(shè)計(jì)和許多高速/高頻設(shè)計(jì)之類的高級(jí)設(shè)計(jì)可能需要遵循非常具體的設(shè)計(jì)規(guī)則，以確保您的產(chǎn)品正常工作。始終檢查您的組件數(shù)據(jù)表以了解這些設(shè)計(jì)規(guī)則。

步驟6：放置組件

目前主流的PCB設(shè)計(jì)軟件提供了很大的靈活性，并允許您快速將元件放置在電路板上。您可以自動(dòng)排列組件，也可以手動(dòng)放置它們。您還可以一起使用這些選項(xiàng)，從而可以利用自動(dòng)放置的速度，并確保按照良好的組件放置準(zhǔn)則對(duì)電路板進(jìn)行布局。

步驟7：插入鉆孔

在布線之前，最好先放置鉆孔（安裝和過孔）。如果您的設(shè)計(jì)很復(fù)雜，則可能需要在走線布線過程中至少修改一些通孔位置?？梢酝ㄟ^“屬性”對(duì)話框輕松完成此操作。

您在此處的偏好應(yīng)遵循PCB制造商的制造設(shè)計(jì)（dfm）規(guī)范。如果您已經(jīng)將PCBdfm要求定義為設(shè)計(jì)規(guī)則（請(qǐng)參見步驟5），則當(dāng)您在布局中放置過孔，鉆孔，焊盤和走線時(shí)，PCB設(shè)計(jì)軟件將自動(dòng)檢查這些規(guī)則。

步驟8：布線跟蹤

放置完組件和任何其他機(jī)械元件之后，就可以準(zhǔn)備走線了。確保使用良好的布線指南，并利用PCB設(shè)計(jì)軟件工具簡(jiǎn)化該過程，例如通過布線突出顯示網(wǎng)絡(luò)和顏色編碼。

步驟9：添加標(biāo)簽和標(biāo)識(shí)符

驗(yàn)證電路板布局后，您就可以在電路板上添加標(biāo)簽，標(biāo)識(shí)符，標(biāo)記，徽標(biāo)或任何其他圖像。對(duì)組件使用參考標(biāo)識(shí)符是一個(gè)好主意，因?yàn)檫@將有助于PCB組裝。另外，包括極性指示器，引腳1指示器和任何其他有助于識(shí)別組件及其方向的標(biāo)簽。對(duì)于徽標(biāo)和圖像，最好咨詢您的PCB制造商，以確保您使用的字體可讀。

步驟10：生成設(shè)計(jì)Gerber文件

在創(chuàng)建制造商可交付成果之前，始終最好通過運(yùn)行設(shè)計(jì)規(guī)則檢查（DRC）來驗(yàn)證電路板布局。

電路板通過最終DRC后，您需要為制造商生成設(shè)計(jì)文件。設(shè)計(jì)文件應(yīng)包括構(gòu)建電路板所需的所有信息和數(shù)據(jù);包括任何注釋或特殊要求，以確保您的制造商清楚您的要求。對(duì)于大多數(shù)制造商來說，您將可以使用如下所示的Gerber文件集;但是，某些制造商更喜歡其他CAD文件格式。

通過以上十步，就可以設(shè)計(jì)出一個(gè)PCB了，去動(dòng)手試試吧。