PCB 设计指南：面向初学者的完整教程
PCB 设计指南：面向初学者的完整教程
在制造PCB之前，了解一些基本知识是进行完整设计的前提。本文将为初学者提供一个详细的PCB设计指南，涵盖设计前的准备、原理图设计、设计过程中的关键点以及设计完成后的检查和测试。
什么是PCB设计指南？
PCB设计参考是成功电子项目的关键，因为它们包含了有效电路板设计的规则和标准。无论您是从事小型业余项目还是商业项目，学习这些PCB布局规则都很重要。在本文中，您将学习在设计第一个PCB时有用的基本设计规则，然后我们将在后续部分中提供系统指南，介绍如何以有效、可靠且易于生产的方式设计PCB。
PCB设计指南是用于生产印刷电路板（PCB）的某些标准。这些PCB设计规则涉及线路宽度、线路间距、电路板上元件的定位和排列，以及实际PCB的Gerber层，旨在实现精确的电气、机械和热原型。由于PCB遵循某些设计方面，生产商能够设计出能够高效运行的电路，从而有助于大规模生产。
面向初学者的分步PCB设计指南
PCB设计指南可分为4个阶段：PCB设计前、原理图设计、设计过程中和PCB设计后。
PCB设计之前
定义要求：了解具体情况，非常清楚地表明PCB的功能和性能特征。了解并处理电气、热和机械负载，预测未来可能的变化，以便为更改或添加做好准备。
选择合适的软件：选择适合您项目的正确PCB设计工具。确保它适合创建原理图，尤其是当它们具有多层且有大量可用组件时。
了解制造能力：检查制造商的专业知识，例如最小走线宽度、间距、通孔尺寸和最大层容量。它们还将确定产品的设计并帮助最大限度地减少生产过程中的问题。因此，这是初学者必不可少的PCB设计指南之一。
原理图创建
按逻辑顺序组织示意图：以智能有序的方式排列部件，以说明信号流和电路的工作情况。根据PCB布局规则将属于同一组的部件彼此靠近放置，如果组数较多，则使用分层设计。
清晰标记所有内容：这是PCB设计的重要指导原则之一。为要使用的网络、组件和信号提供有意义的名称。确保以不会在设计阶段后期造成混淆的方式命名事物。可能还需要标记电源线和接地线。
使用标准符号：作为设计PCB的重要PCB布局规则，请确保使用的所有元素都是标准符号，这些符号易于识别或在要使用的设计软件的符号库中可用。他或她还保证，如果他们想出了自己的一套符号，这些符号是明确定义且有意义的。
定义组件值和公差：另一个PCB布局指南是在原理图中提供所有元件，包括电阻器、电容器、电感器和其他值以及公差。实际上，这可以确保在装配线上匹配和组装正确的零件。
电源和接地网络：确保根据PCB设计指南正确标记电源和接地网络。至于标记，可以使用电源标记或标签来作为电源的证据。这些是设计师重要的PCB布局指南。
仔细检查连接：这是PCB设计中必不可少的指导原则之一，它表明所有连接都应正确建立。另一项是将其与电路设计或框图进行交叉检查，以防遗漏信号。最后，在适用的情况下，注意导致各种技术问题的浮动引脚。
注释示意图：此电路应在必要时附上注释和说明。这在审查和排除该级别的设计意图时非常有用。
在PCB设计过程中
元件放置：另一个PCB布局指南是根据原理图以合理的方式放置组件，这将有助于获得干净的信号路径和较短的走线。为了保护信号，请改变中央系统的模拟和数字部分。对于初学者来说，这些是重要的PCB布局指南。
优化跟踪路由：优化布线，使其长度最小化。作为另一个PCB布局指南，建议不要在特定平面和接地平面之间留出狭窄的角度，以减少干扰和噪声影响，此外，处理大电流的那些层必须采用更宽的走线。我们需要在走线布线中注意所有这些PCB设计规则。
层堆栈设计：
确定层数：此功能分数取决于您在确定层数时所拥有的设计复杂性。大多数设计采用4层堆栈，其中使用两个信号层，并包含一个电源层和接地层。堆叠顺序在4层板：
顶层：信号
中间层1：接地平面
中间第2层：电源层意味着电源层和接地层彼此相邻，有助于提供高效的电源分配和散热。
底层：信号
信号完整性：如果不与接地平面结合，请将高速信号层靠近接地平面放置，以减少噪声干扰和串扰。这些是我们需要注意的信号完整性的PCB设计规则。
热注意事项：至于散热问题，最好将最关键的部件及其电源层定位在上层。
建立接地和电源层：放置坚固的接地层和电源层以降低噪声并确保信号质量。在构建多层板，正确分配各层对于电路板的功能至关重要。我们需要在平面堆叠中遵守这些PCB设计准则。
热管理：考虑散热方式；这对于处理器等部件尤其重要。这是因为应使用热通孔、散热器和铜灌注来有效管理热量。
检查PCB设计规则：持续使用DRC，这样您就不会违反制造商推荐的任何PCB布局规则。这对于发现诸如间隙不足或尺寸错误等错误非常有用。
完成PCB设计后
审查和验证：务必重新检查PCB和原理图设计是否存在相关问题，例如不连续性、元件定位错误或热控制不足。仍然有可能从同行评审中获得积极的结果。
模拟设计：要分析您的PCB在所有这些条件下的表现，请使用模拟工具。这可以帮助在制造电路之前确定某种形式的信号完整性问题或热问题。
生成Gerber文件：当涉及到制造时，是时候导出Gerber文件和制造商必须查看的其他概要，例如钻孔文件和物料清单（BOM）。
记录设计：绘制装配图和组件放置细节并附上特殊说明。这样可以消除制造和组装过程中可能出现的一些错误。
原型和测试：这是设计过程中最不可或缺的PCB设计指南之一。尽可能将设计的原型带到实际环境中，以测试获得的结果。这很有用，因为它可以在批量生产之前对任何尚未发现的问题进行最终检查。
结语
要设计PCB，根据PCB设计指南做好规划并注意某些参数非常重要。本文介绍了一个详细的程序，可帮助初学者轻松设计出高效、完美的PCB，以满足预期目的。要设计或修复PCB，需要了解各种设计规则，避免一些陷阱并遵循PCB设计指南。无论是独自工作还是为公司工作，PCB设计随着技术进步的不断提高，将成为必须掌握的一项关键技能。