Zevalin的博客

CAD软件的出现，提高了设计人员的绘图效率，同时也提高了PCB设计的复用率，节约的重复设计时间，PCB设计完成后，直接导出Gerber文件输入到光绘设备中，同时，PCB的制造也开始大量还用了机械替代了人工，PCB生产效率的提高，之前需要几周才能交付的PCB现在最快几个小时就能交付，这时快板厂开始出现。这也为印制电路板的问世与发展，创造了必要的条件。为了简化电子机器的制作，减少电子零件间的配线，降低制作成本、提高电子机器的可靠性，人们开始钻研以印刷的方式取代配线的方法，以利用机器实现精密的大规模化生产。

4] 第四组：涤纶电容不区分正负极，容值通过有效数字和10的n次幂形式给出，如“223”表示“22000”，其耐压不会直接写在元件上，但会以对应字母和给10的n次幂形式给出，如“2A”，其中A对应1.0V，耐压为1.0V乘以10的2次方，即100V。①截止状态：发射结反偏，集电结反偏，加在三极管发射结的电压小于PN结的导通电压，基极电流为零（相当于“阀门”关闭，“水管中”不会有水流动），集电极电流和发射极电流都为零，三极管这时失去了电流放大作用，集电极和发射极之间相当于开关的断开状态。

在PCB设计中我们往往会用到芯片，仅从原理图中我们并不能了解芯片的作用，但原理图上会有芯片的型号等信息，可以根据此号找到其对应的芯片数据手册（一般卖家手中也会有数据手册，直接找卖家索要即可，另外手册有可能是全英的，这就需要读者有一定的英语阅读能力了）。：解释引脚的定义，引脚定义在PCB设计（甚至是其上层的底层软件开发）中尤为重要。：帮助客户快速了解芯片的特性、功能，以及应用场景。：若芯片对布局有特殊要求将会在手册中描述。：若芯片对封装有特殊要求将会在手册中描述。：详细描述芯片功能内部结构。

本文介绍了PCB设计中原理图的绘制与阅读要点。主要内容包括：原理图三大要素（连接线、结点和注释），其中连接线包含实际导线和网络标号；集总参数电路的概念及其适用条件；阅读原理图的技巧，如分模块分析、查阅芯片手册等；绘制原理图的规范要求，强调模块化设计、特殊标注和版本管理。文章强调原理图设计应注重规范性、清晰性和可读性，为后续PCB设计奠定基础。

（1）PCB是英文Printed Circuit Board的缩写，中文名称为印制电路板，又称印刷电路板、印刷线路板，是电子元器件电气连接的提供者。（2）PCB根据其基板材料的不同而不同，可分为高频微波板、金属基板，铝基板、铁基板、铜基板、双面板及多层板。

有时候元器件围绕中心轴对称，实物中不好区分对应的引脚，不过设计者早已考虑到这一点，不管是原理图、封装图还是实物，都会有一些防错标识（如下图所示的1号引脚旁的圆圈）帮助使用者进行区分。（2）原理图中需使用电子元器件，这些器件在其它软件中一般需要自己手动新建，绑定符号，绑定封装，添加元件属性，不过在立创EDA中这一步一般可以省去，直接用现成的库。（5）放置板框，将原理图中涉及到的器件摆好，根据原理图的连线进行PCB布线，然后进行设计规则检查（DRC），确保电子设计满足特定制造工艺要求。

（5）设计规则检查（DRC）：确保电子设计满足特定制造工艺要求，如果不满足要求，将会在DRC窗口中有所显示，检查规则可以在菜单栏的“设计”→“设计规则”中自行选择，一般原理图DRC默认全选即可，PCB DRC根据实际情况进行配置，此处暂时不进行详细介绍。（3）库：非离线模式下，库中的元件比常用库中的器件选型更加丰富，可以直接在立创商城中搜索，找到目标器件后双击它，再把鼠标移至编辑区中，再点击鼠标左键即可完成放置（可连续，直到点击鼠标右键，可结束放置）。③PCB文件中还会用到泪滴等，此处暂时不进行深入介绍。

（1）在菜单栏中选择“设置”→“系统”→“通用”，即可进入通用设置。（需要说明的是，本文中所有提到的快捷键都以本节的配置为准，本节未提及的快捷键说明为默认配置，读者在默认配置里翻阅即可，此处不再赘述）①通用：一些通用设置，需注意网格类型选择网点，新建PCB默认单位选择mil，新建mo封装默认单位选择mm（这是因为封装要对照着数据手册来，而数据手册中往往使用mm进行尺寸描述）。[1] 安全间距：每种元素与各种元素之间都有定义安全间距，如导线与导线之间有安全间距，导线和过孔之间也有安全间距。

（1）在元件符号绘制界面上方的工具栏中有各种各样的图形，首先鼠标左键点击“矩形”，在绘制图纸上鼠标左键点击一次定位一角，再左键点击一次定位另一角，即可完成一个矩形的绘制，继续点击左键可绘制更多矩形，如果想停止矩形的放置，点击一次鼠标右键即可（后续很多添加元素的操作都是这种操作逻辑，将不再赘述）。一个元件的符号不是用户按照自己的想法随便绘制的，用户需要查询元件的数据手册，找到生产厂家提供的元件符号，按照此符号进行绘制（对于芯片而言，一般都是引脚+矩形即可，其内部细节不需要画在原理图上）。

（3）将1号焊盘复制3份（选中对象，按下Ctrl+D即可，或者依次按下Ctrl+C、Ctrl+V），修改它们的编号，然后同时选中它们，再在上方工具栏中找到智能尺寸并点击，进入智能尺寸模式，接着再依次选择1号焊盘和2号焊盘的中心点（在其编号处），此时会弹出二者的间距，再点击一下即可对二者的间距进行设置（先被选中的焊盘不动，改变后被选中焊盘的位置），其它焊盘同理，设置完成后退出智能尺寸模式即可。（2）回到开始页，选择“文件”→“新建”→“封装”，即可进入新建封装界面，此前已有建过库，不需要再新建一个库了。

这篇教程详细介绍了51单片机核心板的PCB设计全过程，主要包括三个部分：1. 元件选型：讲解最小系统组成，推荐STC89C52单片机，说明电源电路设计要点；2. 原理图设计：分模块讲解电源电路、最小系统、晶振、复位等10个电路的设计方法；3. PCB设计：从布局原则、布线要求到铺铜操作，逐步指导完成70×40mm板子的制作，最后导出Gerber文件。教程特别强调布局布线规范，如差分线等长、电源线加粗、3W原则等专业设计要点，适合零基础学习者系统掌握PCB设计全流程。

比如，对单端信号而言，输出3V的电压，不计干扰和损耗的情况下，则接收到的也是3V；而差分信号，一条线是3V，另一条是-3V，差分电压则是-6~6V，这样就极大的提高了抗外部干扰的能力。[1] 单端信号：信号的检测基于信号线与参考基准线（通常是地）之间的电平变化，比如串口通信就是这种模式，串口有三根线（TX、RX和GND），发送和接收信号都是基于GND的电平而言的。[2] 差分信号：通过控制两个信号线之间的电平差异传递信息，实际传输的是两根信号之间的电平差，电平差不同，携带的信息就不同。

②在STM32F1系列中又有非常多子系列，需要考虑芯片的引脚数目、闪存（程序的代码就是存储在Flash中的）、封装（与焊接难度有关）等，子系列的命名中就含有这些信息。③选定主控芯片后，需考虑主控芯片的外围电路，包括但不限于时钟电路、电源电路和复位电路，这些电路设计一般在芯片的数据手册中有参考，直接在原理图和PCB中体现即可。（3）其它模块接口涉及I2C（与4针脚OLED屏通信）、SPI（与7针脚OLED屏通信）、USART（串口通信）、USB（USB通信）。（4）需要设计电源电路。

3] 当电感中有能量储存时，开关管从导通切换为关断，由于电感的电流不突变，它有一个续流的作用，于是电感处继续保持一个从左向右（上图）的电流，此时电感在释放能量，可以将其视作一个电压源，根据基尔霍夫电压定律，二极管阴极侧的电压便会高于电压源（指实际），电路起到一个升压的作用，同时电容也会充电。[1] BUCK电路中，开关管用于控制电路导通或断路，它一般由电源芯片控制，通过高频地开与关，可以输出一定频率的PWM波，以此获取期望电压，不过这个PWM波是不稳定的，需要后续电路将其变为一个稳定的直流电。

本实验选择纽扣电池CR1220-2ZX作为VBAT引脚的供电电池，当单片机上电时，使用数字电源对其进行供电，单片机下电后再消耗电池的能量，为了实现这个需求，可以使用双二极管BAT54C将两个电源连到VBAT上，当单片机下电时，数字电源侧的二极管关断，电池为RTC供电，当单片机上电时，由于数字电源的电压更大，所以数字电源侧的二极管导通，那么纽扣电池侧的二极管将因不满足导通压降而关断，数字电源为RTC供电。（1）在开始页新建一个工程，命名为“stm32电赛单片机开发板”，并同步更改板子、原理图和PCB的命名。

②选回顶层，将四个M3螺丝添加到板子的四个角附近，将左上角的螺丝置于（x = 3.2mm，y = -3.2mm处），将左下角的螺丝置于（x = 3.2mm，y = -96.8mm处），将右上角的螺丝置于（x = 76.8mm，y = -3.2mm处），将右下角的螺丝置于（x = 76.8mm，y = -96.8mm处）。（下图中的1N4007W封装有误，后续已修正，此处请忽略）需要注意的是，拖动一个接口时最好直接选中其所在模块的全部元件，尽量不要一个一个放在板子上，这样容易将同一个模块的元件打散。

（1）窗口最上方为快捷访问栏，实现的功能有保存、另存为、打开文件、打开项目、撤销和重做，和大多数软件类似，一些常用的快捷功能还有相应的快捷键，如保存和撤销，此处不再赘述。（2）往下为菜单栏，绘制原理图或PCB时可通过“放置”选项往编辑区中添加内容，此外还有其它非常多选项，此处暂不一一列举。（3）左侧为项目工程栏，项目中有哪些原理图文件、PCB文件，添加了哪些库文件，都会在项目工程栏中有所体现，项目工程栏可在菜单栏的“视图”选项中添加。

本文介绍了原理图设计与PCB转换的基本操作流程。主要内容包括：1）原理图属性设置（页面、常规属性及选择过滤）；2）元件摆放与连线技巧（旋转/翻转元件、连线操作、网络标签放置）；3）文本与图形注释添加方法；4）原理图库制作步骤（以SMA、AD9851、OPA2690元件为例）；5）原理图转PCB的准备工作（元件编号设置、一键编号功能）和转换流程。文章详细说明了各环节的具体操作方法和注意事项，为电子设计自动化（EDA）软件使用者提供了实用指导。

本文介绍了PCB设计的关键步骤：1）PCB库制作，包括SMA-KE和TSSOP28封装的创建方法；2）板层设置与板框绘制技巧；3）器件摆放与旋转操作；4）布线规则设置与连线方法；5）泪滴添加与铺铜技术；6）收尾工作如丝印绘制和3D预览。重点讲解了焊盘设置、单位切换、快捷键使用等实用技巧，并强调布线时应遵循设计规则，避免自动布线。文章提供了从封装创建到最终输出的完整PCB设计流程指导，适合初学者系统学习PCB设计的基础操作。

（1）窗口最上方为快捷访问栏，实现的功能有保存、另存为、打开文件、打开项目、撤销和重做，和大多数软件类似，一些常用的快捷功能还有相应的快捷键，如保存和撤销，此处不再赘述。（2）往下为菜单栏，绘制原理图或PCB时可通过“放置”选项往编辑区中添加内容，此外还有其它非常多选项，此处暂不一一列举。（3）左侧为项目工程栏，项目中有哪些原理图文件、PCB文件，添加了哪些库文件，都会在项目工程栏中有所体现，项目工程栏可在菜单栏的“视图”选项中添加。

（1）本身AD20会提供两个库文件，其中一个库存放若干接插件元件，另一个库存放若干常用元件（如三极管等），选择一个元件后展开下方的Models属性，可以预览元件的原理图符号、PCB封装和3D试图。（2）库文件分为综合库和分立库两种：①综合库：元件的原理图符号和PCB封装绑定，较为专业。②分立库：元件的原理图符号在原理图库中，元件的PCB封装在PCB库中，两个库文件独立，库文件的类型也不同，较为灵活。

（1）将原理图转换为PCB前，需要为每个元件添加独特的流水号（同一工程中不能重复使用），也可理解为编号，具体方法为双击画布上的元件，更改其Designator属性即可，亦或是直接双击其流水号，更改其Value属性即可。（2）左键直接拖拽画布上的元件（一个或多个，不仅是元件，可以是网络标签等任意元素），按下空格键可将元件逆时针旋转90°，按下Y键可让元件绕X轴镜像，按下X键可让元件绕Y轴镜像。（3）再点击“接收更改”，需要先点击“验证变更”，无问题后再点击“执行变更”，AD就会把当前标号全部替换为建议标号。

一个元件的封装需要包含下图所示的几个组件，其中浅灰色部分为丝印，用于帮助焊接工程师区分元件的正反向。一个元件符号要想落实到实物上，那么它必须要有对应的封装，这个封装需要在PCB库中体现，并且原理图中的元件要与其对应的封装绑定，否则无法转换PCB。（1）AD支持的组件有焊盘、基本图形等。

（1）对于一些已经固定好间隔的元件，后续希望移动它们时不会出现单个被打散的情况，这时可以将它们框选，右键选择“联合”→“从选中的器件生成联合”，这样就相当于PPT中的组合功能，只要拖动其中一个元件，另外被联合的元件也会跟随。（PCB中任何组件都可以联合，如导线、丝印等）（6）四层板中一般有一层电源层和一层地层，切换当前板层至内层，双击即可设置内层连接的网络，这样，如果有过孔/通孔焊盘打过板层，当孔连通的网络与内层板层不同时，内层会自动在孔附近设置绝缘区，反之，内层会直接连通孔连接的网络。

（1）选中需要铺铜的板层，以下以为顶层GND网络铺铜为例，选中菜单栏中的“放置”→“铺铜”，接着围绕板框绘制一个多边形（下图中为随意绘制，实际最好贴着板框边缘进行绘制，当然，绘制完毕后也可进行调整），绘制完毕后按下Tab，选择铺铜的网络为GND，再次确认配置无误，右键空白区域即可结束绘制，完成铺铜。（3）当铺铜出现一些小尖角或者直觉特别不美观的凸起时，可以右键选择“放置”→“多边形铺铜挖空”框选需要去除的铜皮，然后右键铺铜区域，选择“铺铜操作”→“所有铺铜重铺”，即可去除不规则或没意义的铜皮。

在菜单栏中选择“报告”→“Bill of Materials”，可以输出PCB的BOM表，点击“Export”即可导出BOM表至本地，导出前可在Columns选项卡配置需要输出的信息（如数量、封装等）。选择菜单栏中的“工具”→“设计规则检查”，可以打开设计规则检查器，其中的规则与线圈设定的设计规则一一对应，勾选需要检查的项目，然后点击“运行DRC”即可进行检查。在菜单栏中选择“文件”→“装配输出”→“Assembly Drawings”，可以输出PCB的装配图，点击“打印”即可保存PDF文件至本地。