如何设计PCB：印刷電(diàn)路板布局

2021-01-20

PCB知道如何设计印刷電(diàn)路板，是任何電(diàn)子電(diàn)路设计过程的关键要素。

PCB布局和设计对電(diàn)路的工作方式有(yǒu)重大影响，因此，如果以有(yǒu)效的方式设计印刷電(diàn)路板，则電(diàn)路将在其规格范围内更可(kě)靠地工作。

典型的复杂PCB设计

PCB设计设备

对于商(shāng)业开发程序，可(kě)能(néng)会由于复杂性而需要CAD，计算机辅助设计包。

即使对于學(xué)生和业余爱好者来说，也有(yǒu)许多(duō)非常好的套餐，您可(kě)以以低廉的价格获得免费的套餐。

使用(yòng)胶带放置在主图纸上的旧式PCB设计过程已经过去了，尽管有(yǒu)可(kě)能(néng)在许多(duō)非常有(yǒu)限的情况下仍可(kě)以这样做。

PCB软件功能(néng)差异很(hěn)大。预算甚至免费软件提供了基本功能(néng)，而高端软件包则使更多(duō)功能(néng)可(kě)以整合到设计中。模拟，复杂的路由和更多(duō)功能(néng)可(kě)用(yòng)。

随着数字電(diàn)路板速度的提高，以及射频设计达到越来越高的频率，进行仿真的能(néng)力正变得越来越重要。

電(diàn)路原理(lǐ)图捕获

PCB设计开发的第一步是捕获電(diàn)路原理(lǐ)图。这可(kě)以通过多(duō)种方式来实现。電(diàn)路可(kě)以输入到原理(lǐ)图捕获工具中。这可(kě)能(néng)构成PCB设计套件的一部分(fēn)，也可(kě)能(néng)是外部包装，其输出可(kě)以以适当的格式导出。

除了仅执行原理(lǐ)图捕获外，还可(kě)以在此阶段进行電(diàn)路仿真。一些程序包可(kě)能(néng)能(néng)够与仿真程序包接口。对于诸如RF電(diàn)路设计之类的应用(yòng)，電(diàn)路仿真可(kě)以使最终電(diàn)路得到更多(duō)优化，而无需构建原型。

完成原理(lǐ)图捕获后，電(diàn)路的電(diàn)子设计就包含在文(wén)件中，并且可(kě)以转换為(wèi)所谓的“网表”。网表是互连性信息，它本质上是组件引脚以及每个引脚连接到的電(diàn)路节点或网络。

PCB设计显示组件和轨迹

初始PCB组件放置

在进行详细的PCB设计和布局之前，有(yǒu)必要大致了解组件的位置以及板上是否有(yǒu)足够的空间容纳所有(yǒu)必需的電(diàn)路。这将使您能(néng)够决定板上所需的层数，以及是否需要足够的空间容纳所有(yǒu)電(diàn)路。

一旦对组件的空间和大致位置做出了粗略的估算，就可(kě)以為(wèi)PCB设计做出更详细的组件布局。这可(kě)以考虑到诸如可(kě)能(néng)需要彼此通信的设备的邻近性以及与例如任何RF考虑有(yǒu)关的其他(tā)信息之类的方面。

為(wèi)了将组件整合到PCB设计中，它们必须具有(yǒu)与其相关的所有(yǒu)相关信息。这将包括印刷電(diàn)路板焊盘的占地面积，任何钻孔信息，隔离區(qū)域等。通常，几个设备可(kě)能(néng)共享相同的占用(yòng)空间，因此不必為(wèi)每个组件部件号输入此信息。但是，将在PCB布局设计系统中為(wèi)所有(yǒu)使用(yòng)的设备建立一个库。这样，可(kě)以轻松调出以前使用(yòng)过的组件。

路由

完成基本布局后，PCB设计的下一阶段是布線(xiàn)所有(yǒu)组件之间的连接。然后，PCB软件根据原理(lǐ)图中的网表在板上路由物(wù)理(lǐ)连接。為(wèi)此，它将使用(yòng)可(kě)用(yòng)于连接的层数，并根据需要创建通孔。通常会分(fēn)配一层用(yòng)作接地层，另一层用(yòng)作電(diàn)源层。这不仅降低了噪声水平，而且使電(diàn)源的低源電(diàn)阻连接成為(wèi)可(kě)能(néng)。

该路由可(kě)能(néng)会使用(yòng)大量的计算能(néng)力。对于较大的设计尤其如此，其中可(kě)能(néng)有(yǒu)超过三千或四千个组件。在由于高组件密度而难以进行布線(xiàn)的情况下，这可(kě)能(néng)会导致布線(xiàn)花(huā)费大量时间。

PCB文(wén)件：Gerber文(wén)件等

PCB布局照片图的信息以Gerber文(wén)件的形式输出。此格式是PCB文(wén)件的标准格式，是照片绘图仪使用(yòng)的数控文(wén)件形式。除Gerber文(wén)件外，还将生成钻探信息以及丝网印刷和光刻胶信息。

印刷電(diàn)路板成本中的一个主要因素是钻孔。在任何设计中，都需要固定一些孔以及所需的任何常规组件所需的孔。但是，為(wèi)了降低成本，明智的做法是使用(yòng)尽可(kě)能(néng)少的孔尺寸。这样，钻头将需要更少的改变，并且可(kě)以减少时间。

一旦完成，有(yǒu)关PCB的信息将用(yòng)于制造过程的许多(duō)领域。它不仅将用(yòng)于制造实际的PCB本身，而且这些文(wén)件还将用(yòng)于制造过程的其他(tā)领域。它们可(kě)用(yòng)于开发拾取和放置程序，此外，这些文(wén)件还可(kě)用(yòng)于制造PCB阻焊膜，以便在放置元件之前将焊膏添加到板上。这些文(wén)件还可(kě)以用(yòng)于开发各种形式的测试程序，例如“在線(xiàn)测试”（ICT），尤其是在开发任何指甲测试夹具床时。这样，PCB设计是任何产品整个制造过程的关键要素。PCB设计不仅仅是基础板的设计。