如何设计PCB

每个电气工程师都必须在某个时候设计印刷电路板，对于新手PCB设计师来说，这个过程似乎有些令人生畏。了解基础知识对设计PCB至关重要，因此本文将介绍PCB创建的基础知识。我们将介绍最关键的设计步骤以及初学者的基本设计规则。

有了一点耐心和实践，您就可以顺利创建第一个PCB。让我们开始吧。

 

如何设计PCB

在进入PCB设计过程步骤之前，我们必须首先回答一个关键问题：什么是PCB？

PCB或印刷电路板是由贵金属制成的小型绿色电路板，它连接了对电子设备的正常运行必不可少的所有电气组件。在PCB制造过程包括不同的步骤和通常需要印刷电路板制造商以使最终的视觉生活。  

确定需求

PCB设计的第一步可能是所有步骤中最关键的一步：确定为什么需要PCB。您正在尝试为什么问题创建解决方案？该PCB的目的是什么？没有明确的目标，就不可能找到正确的答案，因此请花一些时间来了解您的需求。

一旦确定了问题，您还应该确定您希望产品的最终概念是什么。最终概念的一些关键部分包括：

*设计特点

*必填功能

*所需的性能功能

*连接

*放置

*最终尺寸

 

平面图

下一步是规划布局，这里的想法是开始概念化一切工作方式。这个阶段可以很简单，只需在一张纸上草绘您的设计即可。您还可以使用面包板，这是一个简单的即插即用板，非常适合测试组件和原型，然后再继续进行过程的原理图部分。

材料清单

在创建PCB原理图（我们将在下一节中介绍）的同时，还应该创建物料清单或BOM。BOM是通过确保材料满足个别要求（例如最大工作电压要求和公差标准）而选择的所需材料列表。

选择材料后，该列表应与原理图保持最新，并且应包括以下信息：

*数量

*参考代号

*价值

*制造商零件编号

*PCB占地面积

 

建立原理图

您已经确定了解决方案并计划了布局。现在该构建PCB原理图了。PCB原理图实质上是一个蓝图，显示了所有组件的连接方式以及它们的功能。它们是您成功实现PCB的路线图。

创建PCB原理图最有效的方法是使用PCB设计工具，其中有很多。PCB设计工具使您能够在一切变为现实之前了解其工作原理，从而使整个过程变得更加容易。

使用迹线宽度计算器有助于充实内层和外层的细节。这些程序还可以帮助您遵守PCB布局设计规则并了解任何设计限制。

创建完整，准确的原理图对于PCB的成功至关重要，因为它们包含了确保电路有效工作的所有设计信息。

 

放置元件

现在来了有趣的部分：创建蓝图后，该蓝图仅告诉我们连接了哪些组件，是时候确定这些组件的实际位置了。

为了确定最佳的放置位置，您应该在放置任何东西到板上之前用理想的元件放置位置创建轮廓。该大纲将基于一些因素，例如组件功能，热管理以及它们产生多少电噪声。

放置位置应如下：连接器，电源电路，敏感和精密电路，关键电路组件，最后还有其他所有东西。放置到位后，您应确保检查放置以确保正确，并进行必要的更改以优化PCB的性能。

 

插入钻孔

插入组件时，还需要牢记其他一些关键思想。

首先是应首先插入边缘组件。当我们说边缘组件时，我们指的是USB端口，电源插孔等。这些组件必须首先插入，因为它们的位置是由板将放置的设备决定的，因此不灵活。

第二个关键思想是，最大的组件必须紧接着插入，因为它们会影响需要放置在其周围的内容。

以下是一些需要记住的最终提示：

*不要分开兼容的零件

*放置应尽量减少组件之间的长度

*放置还应减少它们之间空气线连接的交叉

*确保在组件之间留出空间

*避免重叠零件，因为它们需要装配空间

 

路线痕迹

最后一步是路由各个部分之间的连接。路由连接会将所有组件变成铜走线。这些铜走线将原型连接到承载电流的连接，从而使其起作用。

四种不同的路由方法使您可以执行此过程：手动走线放置，跟随我路由器，连接机器和自动路由。这些方法中的每一种都在不同的情况下使用。  

 

评审设计

在您可以考虑完成PCB之前，最后一步是检查设计，以确保一切正常进行。这样做包括一个最终的电气测试，该测试可以确认PCB的功能以及其是否如原理图所示正常工作。如果可以，请给自己一个很大的祝贺：您刚刚创建了第一个PCB！

最后一件事：创建PCB时，关于如何放置零件没有正确或错误的答案。取而代之的是，有些实践会揭示出不同程度的优化，因此请花一些时间来了解所有工作原理并享受这一过程。