我們習(xí)慣了生活中各種設(shè)備和產(chǎn)品的便利，因此僅將它們視為完整的對象已成為第二天性。但事實是，它們的創(chuàng)建涉及某種設(shè)計過程，并且取決于它們的復(fù)雜性，該過程可能非常復(fù)雜。以智能手機為例。從外觀上看，它們看起來很簡單，但是在復(fù)雜的技術(shù)內(nèi)部，它們需要非常復(fù)雜的創(chuàng)建過程，尤其是位于其核心的印刷電路板。

在制造電路板之前，它要經(jīng)過非常復(fù)雜的設(shè)計過程。這包括創(chuàng)建電子原理圖，在物理PCB布局中設(shè)置和放置組件腳印，在布局中布線網(wǎng)絡(luò)，然后最終準(zhǔn)備并發(fā)送布局?jǐn)?shù)據(jù)以進(jìn)行制造。在這個由四部分組成的系列文章的第1部分中，我們將向您概述整個PCB設(shè)計過程，并討論一些用于創(chuàng)建電子原理圖的PCB設(shè)計最佳實踐。

簡而言之，PCB設(shè)計過程

PCB設(shè)計過程將首先從產(chǎn)品開發(fā)團(tuán)隊制定的規(guī)格開始。這些將包括電路板所需的功能，性能規(guī)格，物理尺寸等。一旦安裝到位，PCB設(shè)計過程將開始：

電路開發(fā)

使用產(chǎn)品規(guī)格，工程團(tuán)隊將通過創(chuàng)建電氣原理圖來開發(fā)電路板的電路。這包括選擇電路所需的電子組件，并在CAD示意圖上放置符號以表示這些組件。從這些組件中，將拉入網(wǎng)絡(luò)以將組件引腳連接在一起以完成電路。最后，將使用仿真工具對電路進(jìn)行驗證。

PCB布局

利用來自完整原理圖的連接數(shù)據(jù)，將開始印刷電路板的物理設(shè)計。首先，設(shè)計團(tuán)隊將創(chuàng)建或下載正確的組件模型或封裝，以匹配原理圖上使用的符號。然后，將使用板的物理輪廓，板中各層的配置以及所需的設(shè)計規(guī)則來準(zhǔn)備數(shù)據(jù)庫。現(xiàn)在，可以使用原理圖中映射的連通性作為最佳組件放置的指南，將PCB CAD占位模型放置在電路板布局上。

PCB布線

一旦將零件全部放置在PCB設(shè)計CAD系統(tǒng)中的板上，就可以物理布設(shè)原理圖中將引腳連接在一起的網(wǎng)。第一步通常是從細(xì)間距表面安裝零件提供“逃逸”布設(shè)。這些痕跡和過孔必須合理地放置，以免阻塞內(nèi)層的布線通道，同時為所有引腳提供連接。接下來是必須根據(jù)嚴(yán)格的性能規(guī)則對高速傳輸線，差分對，阻抗受控走線，模擬網(wǎng)絡(luò)和其他敏感信號進(jìn)行精細(xì)的布線。之后，電源和地線將需要使用更寬的走線，堅固的金屬平面層或分離平面進(jìn)行布線。可以使用自動CAD工具（例如批處理自動路由器，自動交互路由器，清理路由器）來完成大部分路由，而其余的則可以手動完成。最后，將需要使用不同的分析工具來驗證路由。

設(shè)計完成

盡管此時可以放置和布線設(shè)計，但仍有一些重要工作要做。首先，必須對設(shè)計進(jìn)行最終的設(shè)計規(guī)則檢查，以確保沒有任何電氣短路，斷路或其他電氣或制造問題。如果可能的話，這還包括使用3D工具進(jìn)行的機械驗證。接下來，將需要檢查，編輯和清理PCB CAD占位模型中的絲網(wǎng)印刷標(biāo)記，阻焊膜和焊膏標(biāo)記。最后，將需要創(chuàng)建制造圖以及制造和裝配數(shù)據(jù)，以完成設(shè)計過程。

如您所見，PCB設(shè)計過程包括四個主要步驟。首先，讓我們看一些用于原理圖捕獲的良好設(shè)計實踐。

良好的原理圖捕獲的八種PCB設(shè)計最佳實踐

這是捕獲原理圖時的良好設(shè)計實踐的列表。請注意，這不是進(jìn)行原理圖捕獲的方法清單，而是由工具和實際設(shè)計決定的。相反，這些都是小陷阱，如果忽略這些陷阱，可能會對完整的設(shè)計造成嚴(yán)重的問題：

1.符號庫：確保所用的原理圖符號是最新的，并且是所用零件的正確符號。它們還需要具有正確的屬性和屬性，以用于仿真和PCB布局。

2.電路流程：使用一致的邏輯電路流程，以使原理圖易于理解和解釋。

3.不動產(chǎn)：不要擔(dān)心使用不止一張紙，因為沒有任何理由將所有內(nèi)容都塞到一頁上。同時，圖紙合并是一件好事，并且您的布局，測試和現(xiàn)場工程師將欣賞在使用原理圖時不必不斷地從一頁跳到另一頁的情況。

4.可讀性：確保您的符號和文本字體足夠大，可以清晰閱讀而又不占用過多空間。如果您還沒有設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，那么為您的設(shè)計部門建立一些文檔標(biāo)準(zhǔn)也是一個好主意，以使原理圖看起來都相似。

5.易讀性：同樣，請確保您的參考標(biāo)記，網(wǎng)絡(luò)名稱和別針標(biāo)記未與其他形狀或文本合并，以便于閱讀。包含設(shè)計說明以闡明PCB布局和原理圖其他用戶的要點也是一個好主意。

6.組織：在符號周圍留出足夠的空間，并確保符號的組織方式易于識別。從引腳到引腳繪制網(wǎng)絡(luò)時，請使用相同的經(jīng)驗法則，以免最終出現(xiàn)混亂的情況。原理圖捕獲工具中通常有許多功能可以幫助實現(xiàn)這一點。這些包括網(wǎng)絡(luò)標(biāo)簽，它們實際上將兩個引腳連接在一起，而沒有繪制的網(wǎng)絡(luò)和可以容納總線的多個網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)組線。

7.信息：原理圖也是合法且可追溯的文檔，因此請確保包括所有相關(guān)的部件和修訂號，以及日期，公司聯(lián)系方式和版權(quán)信息。

8. DRC：確保在CAD工具中使用設(shè)計規(guī)則檢查來發(fā)現(xiàn)問題，例如單針連接或網(wǎng)絡(luò)短路。

另一個好的設(shè)計實踐是使用電路仿真工具（如果有的話）。通過在出去生產(chǎn)之前發(fā)現(xiàn)明顯的設(shè)計問題，可以節(jié)省原型構(gòu)建的時間。

PCB合同制造商如何協(xié)助設(shè)計過程

您可以做的最好的事情之一就是盡早與PCB合同制造商合作。PCB CM將擁有許多資源供您使用，例如，額外的工程和文檔編制人員可以減輕一些負(fù)擔(dān)，使您可以專注于設(shè)計。此外，他們還將擁有了解和了解PCB組件供應(yīng)鏈的組件采購專家。這樣可以節(jié)省大量時間來尋找所需零件的最佳供應(yīng)商。