PCB设计指南:从PCB原理图到电路板布局

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高宜国    2021-01-26    997

在本文中,您将学习如何为定制PCB计划原理图并布局PCB原型设计的基础知识。

本文概述了为定制PCB制造准备原理图的基础知识。

毫无疑问,原理图的创建和PCB布局是电气工程的基本方面,并且有意义的是,诸如技术文章,应用笔记和教科书之类的资源往往集中在设计过程的这些部分。但是,我们不应该忘记,如果您不知道如何将完成的设计文件转换为组装好的电路板,则原理图和布局不是很有用。即使您对订购和组装PCB有点熟悉,您也可能不知道某些选择可以帮助您以较低的成本获得足够的结果。

我不会讨论PCBDIY制造,而且我不能诚实地推荐这种方法。如今,专业的PCB制造非常便宜且方便,总体而言,结果要优越得多。

我从事独立和低数量的PCB设计已经很长时间了,并且我逐渐获得了足够的相关信息,以撰写关于该主题的相当全面的文章。尽管如此,我只是一个人,我当然不知道所有事情,所以请不要犹豫,通过本文结尾的评论部分来扩展我的工作。衷心感谢您的贡献。

基本原理图

原理图主要由以产生所需电气行为的方式连接的组件和电线组成。电线将变成痕迹或倒铜。

这些组件包括占位面积(焊盘图案),即与物理零件的端子几何形状匹配的通孔和/或表面安装焊盘的集合。足迹也可以包含线条,形状和文本,这些线条,形状和文本统称为丝网印刷。这些作为纯视觉元素显示在PCB上。它们不导电,不会影响电路的功能。

 

下图提供了原理图组件和相应PCB占位面积的示例(蓝线表示每个组件引脚均连接到的占位焊盘)。

 

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将原理图转换为PCB布局

通过CAD软件将完整的原理图转换为由元件封装和线条组成的PCB布局这个相当不愉快的词是指尚未转换为物理连接的电气连接。

 

设计人员先排列元件,然后将线条作为创建走线,铜浇注和过孔的指南。通孔是一个小的通孔,具有与不同PCB层(或多层)的电连接,例如,热通孔可能会连接到内部接地层,并且在板子底部会倒入接地铜线) 。

验证:确定PCB布局中的问题

制造阶段开始之前的最后一步称为验证。这里的总体思路是,CAD工具会尝试在布局错误对电路板的功能产生负面影响或干扰制造过程之前找出布局错误。 

通常有三种验证类型(尽管也许还有更多类型):

电气连接性:这可以确保网络的所有部分都通过某种导电结构连接。

原理图和布局之间的一致性:这是不言而喻的。我假设不同的CAD工具有不同的方式来实现这种形式的验证。

DRC(设计规则检查):这一点与PCB制造主题特别相关,因为设计规则是您必须对自己的布局施加的限制,以确保可以成功制造。常见的设计规则包括最小走线间距,最小走线宽度和最小钻头直径。在布置电路板时,很容易违反设计规则,尤其是在您急忙时,因此,一定要利用CAD工具的DRC功能。下图传达了我用于C-BISCUIT机器人控制板的设计规则。

 

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PCB功能水平和垂直列出。与两个要素相对应的行和列的交点处的值指示这两个要素之间的最小间隔(以密耳为单位)。例如,如果您查看与“ Board”相对应的行,然后转到与“ Pad”相对应的列,您会发现焊盘与电路板边缘之间的最小间距为11密耳。


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