PCB全名為Printed Circuit Board,即印刷電路板。圖1就是一塊完成布線的PCB圖。將相應的PCB文件發給PCB制板廠就可以制造出能裝配電子元件的PCB板。
圖1:完成布線兩層PCB圖
圖片來源:pcbbbs.com 設計PCB需要專業的EDA軟件工具,根據不同的電路板尺寸、復雜度(電路中包含的元器件數量,電路板層數)以及相關的附件功能(信號完整性分析、電源完整性仿真等)可以選擇不同配置的EDA軟件工具,其價格從數千人民幣到數十萬不等。業內知名的EDA軟件工具如圖2所示。
圖2:知名PCB設計EDA軟件工具品牌
圖片來源:pcbbbs.com 我們來了解一下從電路圖Schamatics設計到電路板PCB設計的一般流程。借助于EDA軟件工具,我們先完成電路原理圖設計。
圖3:電路原理圖
圖片來源:eeskill.com/file/id/12225圖3就是電路原理圖,將設計完成的原理圖生成網絡表,網絡表里包含了電路圖中每一個元件的信號互連信息以及相應的PCB封裝。將生成的網絡表導入PCB設計工具中,設計桌面上就會自動生成一堆的封裝,并且帶有連接指引線,這個時候我們就可以正式開始PCB的布線工作。 假設電路中我們采用了0402封裝的貼片電阻,那么我們就要在原理圖中為電阻元件設置好0402的貼片封裝。這種常見封裝一般EDA工具中都會有封裝庫文件,無需設計者去繪制。對于封裝庫中沒有的封裝,我們需要自己去畫出封裝,然后添加進封裝庫中。元件的封裝尺寸數據,在元件的數據手冊中都可以查得到。
圖4:0402貼片封裝
圖片來源:zhidao.baidu.com
圖5:芯片數據手冊中關于封裝尺寸的詳細數據 在進入PCB布線階段,一般我們先要進行元器件的布局,然后再進行布線。現在的EDA軟件都帶有自動布線功能,有些簡單的電路,在手工優化來布局之后完全可以采取自動布線來完成PCB的設計。復雜些的電路一般都是手工布線,或者有限自動布線,手工優化。 PCB還有個重要的概念--層數。PCB制板廠收費也是按層數來算錢,一般是加工費=PCB面積*層數*單位面積單價。PCB的這個層數的概念就是可布線的層數,一般簡單電路,雙面板就夠用了,這種雙面板就是正反面走線和安置元器件。比如家電的PCB多為雙面版。
圖6:家電控制板
圖片來源:Haier
圖7:智能手機主板
圖片來源:Google 相對電路結構簡單的家電,智能手機或者電腦的主板基本上都是8層以上的PCB,原因主要有以下幾點:
通過擴展層數來加大可布線區域,這在手機上很好理解,如此小的PCB板上,想要在上下兩面完成布線是不可能的。
通過分層交叉走線,減少信號互擾的可能。
可以實現大面積敷地線,滿足某些器件需要就近接地的需求,有效降低寄生電感。
對于BGA等密集型引腳封裝的,非多層布線,不能引出線路以連接所有引腳(如圖8所示)。
圖8:BGA封裝芯片 以圖8中的BGA芯片為例,無法在雙面板上完成所有引腳的布線,只能采用多層板,通過打盲孔的方式,將引腳分批引出至不同的層上再進行布線。何為盲孔?以及何為埋孔、通孔,請直接看圖9,一目了然。
圖9 在布線完成之后,還需要進行網絡檢查,確保所有PCB走連線與原理圖設計相同。最后進行DRC(Design Rule Check),即設計規則檢查,檢查PCB設計中有無不符合設計規則的地方,比如線路間距、線寬、未連接的焊盤及走線等。
PCB設計到這里就算完成了,將PCB文件或者由其生成的Gerber文件發給PCB制板廠就可以制作PCB。
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原文標題:如何畫出一塊電路板--PCB
文章出處:【微信號:Mouser-Community,微信公眾號:貿澤電子設計圈】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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