如何設(shè)計(jì)PCB

每個(gè)電氣工程師都必須在某個(gè)時(shí)候設(shè)計(jì)印刷電路板，對(duì)于新手PCB設(shè)計(jì)師來(lái)說(shuō)，這個(gè)過(guò)程似乎有些令人生畏。了解基礎(chǔ)知識(shí)對(duì)設(shè)計(jì)PCB至關(guān)重要，因此本文將介紹PCB創(chuàng)建的基礎(chǔ)知識(shí)。我們將介紹最關(guān)鍵的設(shè)計(jì)步驟以及初學(xué)者的基本設(shè)計(jì)規(guī)則。

有了一點(diǎn)耐心和實(shí)踐，您就可以順利創(chuàng)建第一個(gè)PCB。讓我們開(kāi)始吧。

如何設(shè)計(jì)PCB

在進(jìn)入PCB設(shè)計(jì)過(guò)程步驟之前，我們必須首先回答一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題：什么是PCB？

PCB或印刷電路板是由貴金屬制成的小型綠色電路板，它連接了對(duì)電子設(shè)備的正常運(yùn)行必不可少的所有電氣組件。在PCB制造過(guò)程包括不同的步驟和通常需要印刷電路板制造商以使最終的視覺(jué)生活。

確定需求

PCB設(shè)計(jì)的第一步可能是所有步驟中最關(guān)鍵的一步：確定為什么需要PCB。您正在嘗試為什么問(wèn)題創(chuàng)建解決方案？該PCB的目的是什么？沒(méi)有明確的目標(biāo)，就不可能找到正確的答案，因此請(qǐng)花一些時(shí)間來(lái)了解您的需求。

一旦確定了問(wèn)題，您還應(yīng)該確定您希望產(chǎn)品的最終概念是什么。最終概念的一些關(guān)鍵部分包括：

*設(shè)計(jì)特點(diǎn)

*必填功能

*所需的性能功能

*連接

*放置

*最終尺寸

平面圖

下一步是規(guī)劃布局，這里的想法是開(kāi)始概念化一切工作方式。這個(gè)階段可以很簡(jiǎn)單，只需在一張紙上草繪您的設(shè)計(jì)即可。您還可以使用面包板，這是一個(gè)簡(jiǎn)單的即插即用板，非常適合測(cè)試組件和原型，然后再繼續(xù)進(jìn)行過(guò)程的原理圖部分。

材料清單

在創(chuàng)建PCB原理圖（我們將在下一節(jié)中介紹）的同時(shí)，還應(yīng)該創(chuàng)建物料清單或BOM。BOM是通過(guò)確保材料滿(mǎn)足個(gè)別要求（例如最大工作電壓要求和公差標(biāo)準(zhǔn)）而選擇的所需材料列表。

選擇材料后，該列表應(yīng)與原理圖保持最新，并且應(yīng)包括以下信息：

*數(shù)量

*參考代號(hào)

*價(jià)值

*制造商零件編號(hào)

*PCB占地面積

建立原理圖

您已經(jīng)確定了解決方案并計(jì)劃了布局?，F(xiàn)在該構(gòu)建PCB原理圖了。PCB原理圖實(shí)質(zhì)上是一個(gè)藍(lán)圖，顯示了所有組件的連接方式以及它們的功能。它們是您成功實(shí)現(xiàn)PCB的路線(xiàn)圖。

創(chuàng)建PCB原理圖最有效的方法是使用PCB設(shè)計(jì)工具，其中有很多。PCB設(shè)計(jì)工具使您能夠在一切變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)之前了解其工作原理，從而使整個(gè)過(guò)程變得更加容易。

使用跡線(xiàn)寬度計(jì)算器有助于充實(shí)內(nèi)層和外層的細(xì)節(jié)。這些程序還可以幫助您遵守PCB布局設(shè)計(jì)規(guī)則并了解任何設(shè)計(jì)限制。

創(chuàng)建完整，準(zhǔn)確的原理圖對(duì)于PCB的成功至關(guān)重要，因?yàn)樗鼈儼舜_保電路有效工作的所有設(shè)計(jì)信息。

放置元件

現(xiàn)在來(lái)了有趣的部分：創(chuàng)建藍(lán)圖后，該藍(lán)圖僅告訴我們連接了哪些組件，是時(shí)候確定這些組件的實(shí)際位置了。

為了確定最佳的放置位置，您應(yīng)該在放置任何東西到板上之前用理想的元件放置位置創(chuàng)建輪廓。該大綱將基于一些因素，例如組件功能，熱管理以及它們產(chǎn)生多少電噪聲。

放置位置應(yīng)如下：連接器，電源電路，敏感和精密電路，關(guān)鍵電路組件，最后還有其他所有東西。放置到位后，您應(yīng)確保檢查放置以確保正確，并進(jìn)行必要的更改以?xún)?yōu)化PCB的性能。

插入鉆孔

插入組件時(shí)，還需要牢記其他一些關(guān)鍵思想。

首先是應(yīng)首先插入邊緣組件。當(dāng)我們說(shuō)邊緣組件時(shí)，我們指的是USB端口，電源插孔等。這些組件必須首先插入，因?yàn)樗鼈兊奈恢檬怯砂鍖⒎胖玫脑O(shè)備決定的，因此不靈活。

第二個(gè)關(guān)鍵思想是，最大的組件必須緊接著插入，因?yàn)樗鼈儠?huì)影響需要放置在其周?chē)膬?nèi)容。

以下是一些需要記住的最終提示：

*不要分開(kāi)兼容的零件

*放置應(yīng)盡量減少組件之間的長(zhǎng)度

*放置還應(yīng)減少它們之間空氣線(xiàn)連接的交叉

*確保在組件之間留出空間

*避免重疊零件，因?yàn)樗鼈冃枰b配空間

路線(xiàn)痕跡

最后一步是路由各個(gè)部分之間的連接。路由連接會(huì)將所有組件變成銅走線(xiàn)。這些銅走線(xiàn)將原型連接到承載電流的連接，從而使其起作用。

四種不同的路由方法使您可以執(zhí)行此過(guò)程：手動(dòng)走線(xiàn)放置，跟隨我路由器，連接機(jī)器和自動(dòng)路由。這些方法中的每一種都在不同的情況下使用。

評(píng)審設(shè)計(jì)

在您可以考慮完成PCB之前，最后一步是檢查設(shè)計(jì)，以確保一切正常進(jìn)行。這樣做包括一個(gè)最終的電氣測(cè)試，該測(cè)試可以確認(rèn)PCB的功能以及其是否如原理圖所示正常工作。如果可以，請(qǐng)給自己一個(gè)很大的祝賀：您剛剛創(chuàng)建了第一個(gè)PCB！

最后一件事：創(chuàng)建PCB時(shí)，關(guān)于如何放置零件沒(méi)有正確或錯(cuò)誤的答案。取而代之的是，有些實(shí)踐會(huì)揭示出不同程度的優(yōu)化，因此請(qǐng)花一些時(shí)間來(lái)了解所有工作原理并享受這一過(guò)程。