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)師來說，這個(gè)過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。讓我們開始吧。

如何設(shè)計(jì)PCB

在進(jìn)入PCB設(shè)計(jì)過程步驟之前，我們必須首先回答一個(gè)關(guān)鍵問題：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題創(chuàng)建解決方案？該PCB的目的是什么？沒有明確的目標(biāo)，就不可能找到正確的答案，因此請(qǐng)花一些時(shí)間來了解您的需求。

一旦確定了問題，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是通過確保材料滿足個(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。現(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)過程變得更加容易。

使用跡線寬度計(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)行必要的更改以優(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圍的內(nèi)容。

以下是一些需要記住的最終提示：

*不要分開兼容的零件

*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。這些銅走線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)行此過程：手動(dòng)走線放置，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)間來了解所有工作原理并享受這一過程。