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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 。

初学者PCB设计完整指南
文章插图
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？
【初学者PCB设计完整指南】 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 。

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