從電路圖Schamatics設(shè)計(jì)到電路板PCB設(shè)計(jì)的一般流程

PCB全名為Printed Circuit Board，即印刷電路板。圖1就是一塊完成布線(xiàn)的PCB圖。將相應(yīng)的PCB文件發(fā)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(xiàn)兩層PCB圖
圖片來(lái)源：pcbbbs.com 設(shè)計(jì)PCB需要專(zhuān)業(yè)的EDA軟件工具，根據(jù)不同的電路板尺寸、復(fù)雜度（電路中包含的元器件數(shù)量，電路板層數(shù)）以及相關(guān)的附件功能（信號(hào)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(jià)格從數(shù)千人民幣到數(shù)十萬(wàn)不等。業(yè)內(nèi)知名的EDA軟件工具如圖2所示。

圖2：知名PCB設(shè)計(jì)EDA軟件工具品牌
圖片來(lái)源：pcbbbs.com 我們來(lái)了解一下從電路圖Schamatics設(shè)計(jì)到電路板PCB設(shè)計(jì)的一般流程。借助于EDA軟件工具，我們先完成電路原理圖設(shè)計(jì)。

圖3：電路原理圖
圖片來(lái)源：eeskill.com/file/id/12225圖3就是電路原理圖，將設(shè)計(jì)完成的原理圖生成網(wǎng)絡(luò)表，網(wǎng)絡(luò)表里包含了電路圖中每一個(gè)元件的信號(hào)互連信息以及相應(yīng)的PCB封裝。將生成的網(wǎng)絡(luò)表導(dǎo)入PCB設(shè)計(jì)工具中，設(shè)計(jì)桌面上就會(huì)自動(dòng)生成一堆的封裝，并且?guī)в羞B接指引線(xiàn)，這個(gè)時(shí)候我們就可以正式開(kāi)始PCB的布線(xiàn)工作。 假設(shè)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(shè)置好0402的貼片封裝。這種常見(jiàn)封裝一般EDA工具中都會(huì)有封裝庫(kù)文件，無(wú)需設(shè)計(jì)者去繪制。對(duì)于封裝庫(kù)中沒(méi)有的封裝，我們需要自己去畫(huà)出封裝，然后添加進(jìn)封裝庫(kù)中。元件的封裝尺寸數(shù)據(jù)，在元件的數(shù)據(jù)手冊(cè)中都可以查得到。

圖4：0402貼片封裝
圖片來(lái)源：zhidao.baidu.com

圖5：芯片數(shù)據(jù)手冊(cè)中關(guān)于封裝尺寸的詳細(xì)數(shù)據(jù) 在進(jìn)入PCB布線(xiàn)階段，一般我們先要進(jìn)行元器件的布局，然后再進(jìn)行布線(xiàn)?，F(xiàn)在的EDA軟件都帶有自動(dòng)布線(xiàn)功能，有些簡(jiǎn)單的電路，在手工優(yōu)化來(lái)布局之后完全可以采取自動(dòng)布線(xiàn)來(lái)完成PCB的設(shè)計(jì)。復(fù)雜些的電路一般都是手工布線(xiàn)，或者有限自動(dòng)布線(xiàn)，手工優(yōu)化。 PCB還有個(gè)重要的概念--層數(shù)。PCB制板廠收費(fèi)也是按層數(shù)來(lái)算錢(qián)，一般是加工費(fèi)=PCB面積*層數(shù)*單位面積單價(jià)。PCB的這個(gè)層數(shù)的概念就是可布線(xiàn)的層數(shù)，一般簡(jiǎn)單電路，雙面板就夠用了，這種雙面板就是正反面走線(xiàn)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(lái)源：Haier

圖7：智能手機(jī)主板
圖片來(lái)源：Google 相對(duì)電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的家電，智能手機(jī)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(diǎn)：

通過(guò)擴(kuò)展層數(shù)來(lái)加大可布線(xiàn)區(qū)域，這在手機(jī)上很好理解，如此小的PCB板上，想要在上下兩面完成布線(xiàn)是不可能的。

通過(guò)分層交叉走線(xiàn)，減少信號(hào)互擾的可能。

可以實(shí)現(xiàn)大面積敷地線(xiàn)，滿(mǎn)足某些器件需要就近接地的需求，有效降低寄生電感。

對(duì)于BGA等密集型引腳封裝的，非多層布線(xiàn)，不能引出線(xiàn)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(wú)法在雙面板上完成所有引腳的布線(xiàn)，只能采用多層板，通過(guò)打盲孔的方式，將引腳分批引出至不同的層上再進(jìn)行布線(xiàn)。何為盲孔？以及何為埋孔、通孔，請(qǐng)直接看圖9，一目了然。

圖9 在布線(xiàn)完成之后，還需要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)檢查，確保所有PCB走連線(xiàn)與原理圖設(shè)計(jì)相同。最后進(jìn)行DRC（Design Rule Check），即設(shè)計(jì)規(guī)則檢查，檢查PCB設(shè)計(jì)中有無(wú)不符合設(shè)計(jì)規(guī)則的地方，比如線(xiàn)路間距、線(xiàn)寬、未連接的焊盤(pán)及走線(xiàn)等。

PCB設(shè)計(jì)到這里就算完成了，將PCB文件或者由其生成的Gerber文件發(fā)給PCB制板廠就可以制作PCB。