设计电子电路的基本步骤方法

一般PCB基本设计流程如下：前期准备--PCB结构设计--PCB布局--布线--布线优化和丝印--网络和DRC检查和结构检查--制版。

第一：前期准备。这包括准备元件库和原理图。“工欲善其事，必先利其器”，要做出一块好的板子，除了要设计好原理之外，还要画得好。在进行PCB设计之前，首先要准备好原理图SCH的元件库和PCB的元件库。元件库可以用peotel自带的库，但一般情况下很难找到合适的，最好是自己根据所选器件的标准尺寸资料自己做元件库。原则上先做PCB的元件库，再做SCH的元件库。PCB的元件库要求较高，它直接影响板子的安装；SCH的元件库要求相对比较松，只要注意定义好管脚属性和与PCB元件的对应关系就行。PS：注意标准库中的隐藏管脚。之后就是原理图的设计，做好后就准备开始做PCB设计了。

第二：PCB结构设计。这一步根据已经确定的电路板尺寸和各项机械定位，在PCB设计环境下绘制PCB板面，并按定位要求放置所需的接插件、按键/开关、螺丝孔、装配孔等等。并充分考虑和确定布线区域和非布线区域（如螺丝孔周围多大范围属于非布线区域）。

第三：PCB布局。布局说白了就是在板子上放器件。这时如果前面讲到的准备工作都做好的话，就可以在原理图上生成网络表（Design--CreateNetlist），之后在PCB图上导入网络表（Design--LoadNets）。就看见器件哗啦啦的全堆上去了，各管脚之间还有飞线提示连接。然后就可以对器件布局了。一般布局按如下原则进行：

①．按电气性能合理分区，一般分为：数字电路区(即怕干扰、又产生干扰)、模拟电路区

(怕干扰)、功率驱动区（干扰源）；

②．完成同一功能的电路，应尽量靠近放置，并调整各元器件以保证连线最为简洁；同时，调整各功能块间的相对位置使功能块间的连线最简洁；

③．对于质量大的元器件应考虑安装位置和安装强度；发热元件应与温度敏感元件分开放置，必要时还应考虑热对流措施；

④．I/O驱动器件尽量靠近印刷板的边、靠近引出接插件；

⑤．时钟产生器（如：晶振或钟振）要尽量靠近用到该时钟的器件；

⑥．在每个集成电路的电源输入脚和地之间，需加一个去耦电容（一般采用高频性能好的独石电容）；电路板空间较密时，也可在几个集成电路周围加一个钽电容。

⑦．继电器线圈处要加放电二极管（1N4148即可）；

⑧．布局要求要均衡，疏密有序，不能头重脚轻或一头沉

——需要特别注意，在放置元器件时，一定要考虑元器件的实际尺寸大小（所占面积和高度）、元器件之间的相对位置，以保证电路板的电气性能和生产安装的可行性和便利性同时，应该在保证上面原则能够体现的

前提下，适当修改器件的摆放，使之整齐美观，如同样的器件要摆放整齐、方向一致，不能摆得“错落有致”。这个步骤关系到板子整体形象和下一步布线的难易程度，所以一点要花大力气去考虑。布局时，对不太肯定的地方可以先作初步布线，充分考虑。

第四：布线。布线是整个PCB设计中最重要的工序。这将直接影响着PCB板的性能好坏。在PCB的设计过程中，布线一般有这么三种境界的划分：首先是布通，这时PCB设计时的最基本的要求。如果线路都没布通，搞得到处是飞线，那将是一块不合格的板子，可以说还没入门。其次是电器性能的满足。这是衡量一块印刷电路板是否合格的标准。这是在布通之后，认真调整布线，使其能达到最佳的电器性能。接着是美观。假如你的布线布通了，也没有什么影响电器性能的地方，但是一眼看过去杂乱无章的，加上五彩缤纷、花花绿绿的，那就算你的电器性能怎么好，在别人眼里还是垃圾一块。这样给测试和维修带来极大的不便。布线要整齐划一，不能纵横交错毫无章法。这些都要在保证电器性能和满足其他个别要求的情况下实现，否则就是舍本逐末了。布线时主要按以下原则进行：

①．一般情况下，首先应对电源线和地线进行布线，以保证电路板的电气性能。在条件允许的范围内，尽量加宽电源、地线宽度，最好是地线比电源线宽，它们的关系是：地线>电源线>信号线，通常信号线宽为：0.2～0.3mm，最细宽度可达0.05～0.07mm，电源线一般为1.2～2.5mm。对数字电路的PCB可用宽的地导线组成一个回路,即构成一个地网来使用（模拟电路的地则不能这样使用）

②．预先对要求比较严格的线（如高频线）进行布线，输入端与输出端的边线应避免相邻平行，以免产生反射干扰。必要时应加地线隔离，两相邻层的布线要互相垂直，平行容易产生寄生耦合。

③．振荡器外壳接地，时钟线要尽量短，且不能引得到处都是。时钟振荡电路下面、特殊高速逻辑电路部分要加大地的面积，而不应该走其它信号线，以使周围电场趋近于零；

④．尽可能采用45o的折线布线，不可使用90o折线，以减小高频信号的辐射；（要求高的线还要用双弧线）

⑤．任何信号线都不要形成环路，如不可避免，环路应尽量小；信号线的过孔要尽量少；

⑥．关键的线尽量短而粗，并在两边加上保护地。

⑦．通过扁平电缆传送敏感信号和噪声场带信号时，要用“地线-信号-地线”的方式引出。

⑧．关键信号应预留测试点，以方便生产和维修检测用

⑨．原理图布线完成后，应对布线进行优化；同时，经初步网络检查和DRC检查无误后，对未布线区域进行地线填充，用大面积铜层作地线用,在印制板上把没被用上的地方都与地相连接作为地线用。或是做成多层板，电源，地线各占用一层。

——PCB布线工艺要求

①．线

一般情况下，信号线宽为0.3mm(12mil)，电源线宽为0.77mm(30mil)或1.27mm(50mil)；线与

线之间和线与焊盘之间的距离大于等于0.33mm(13mil)，实际应用中，条件允许时应考虑加大距离；布线密度较高时，可考虑（但不建议）采用IC脚间走两根线，线的宽度为0.254mm(10mil)，线间距不小于0.254mm(10mil)。

特殊情况下，当器件管脚较密，宽度较窄时，可按适当减小线宽和线间距。

②．焊盘（PAD）

焊盘（PAD）与过渡孔（VIA）的基本要求是：盘的直径比孔的直径要大于0.6mm；例如，通用插脚式电阻、电容和集成电路等，采用盘/孔尺寸1.6mm/0.8mm（63mil/32mil），插座、插针和二极管1N4007等，采用1.8mm/1.0mm（71mil/39mil）。实际应用中，应根据实际元件的尺寸来定，有条件时，可适当加大焊盘尺寸；PCB板上设计的元件安装孔径应比元件管脚的实际尺寸大0.2～0.4mm左右。

③．过孔（VIA）

一般为1.27mm/0.7mm(50mil/28mil)；

当布线密度较高时，过孔尺寸可适当减小，但不宜过小，可考虑采用1.0mm/0.6mm(40mil/24mil)。

④．焊盘、线、过孔的间距要求

PADandVIA：≥0.3mm（12mil）

PADandPAD：≥0.3mm（12mil）

PADandTRACK：≥0.3mm（12mil）

TRACKandTRACK：≥0.3mm（12mil）

密度较高时：

PADandVIA：≥0.254mm（10mil）

PADandPAD：≥0.254mm（10mil）

PADandTRACK：≥0.254mm（10mil）

TRACKandTRACK：≥0.254mm（10mil）

第五：布线优化和丝印。“没有最好的，只有更好的”！不管你怎么挖空心思的去设计，等你画完之后，再去看一看，还是会觉得很多地方可以修改的。一般设计的经验是：优化布线的时间是初次布线的时间的两倍。感觉没什么地方需要修改之后，就可以铺铜了（Place->polygonPlane）。铺铜一般铺地线（注意模拟地和数字地的分离），多层板时还可能需要铺电源。时对于丝印，要注意不能被器件挡住或被过孔和焊盘去掉。同时，设计时正视元件面，底层的字应做镜像处理，以免混淆层面。

第六：网络和DRC检查和结构检查。首先，在确定电路原理图设计无误的前提下，将所生成的PCB网络文件与原理图网络文件进行物理连接关系的网络检查（NETCHECK），并根据输出文件结果及时对设计进行修正，以保证布线连接关系的正确性；网络检查正确通过后，对PCB设计进行DRC检查，并根据输出文件结果及时对设计进行修正，以保证PCB布线的电气性能。最后需进一步对PCB的机械安装结构进行检查和确认。

第七：制版。在此之前，最好还要有一个审核的过程。

PCB设计是一个考心思的工作，谁的心思密，经验高，设计出来的板子就好。所以设计时要极其细心，充分考虑各方面的因数（比如说便于维修和检查这一项很多人就不去考虑），精益求精，就一定能设计出一个好板子。

自学电路设计，步骤：

1、要掌握基础的电子电路理论，最基础的书要看，比如：《模拟电子电路》、《数字电子电路》。

2、然后就是多积累一些基础的电路，以后设计大型的电路系统就会像搭积木一样，非常简单。

可以参考这篇文章《设计手势控制的LED灯：掌握基础电路后，设计电路就是搭积木》。

3、开始使用一款EDA软件，比如Altium Designer，照着成熟的电路做一遍下来，从原理图到PCB，最终做出实物。

一、总体方案的选择

根据设计的任务、要求和条件，采用具有一定功能的若干电源电路构成一个整体，以实现各项性能指标的过程。此过程的基本步骤是：提出方案、分析比较和做出选择，一般可用方框图表示方案的基本原理，必要时可画出具体的电路，因此应注意：

1、针对关系到电路全局的主要问题，多提一些不同方案，及并深入分析和比较，做出合理的选择。 2、各框图的构成应该考虑到实现的可能性，对关键的、没有绝对的方框中的电路有必要进行设计实验，以满足设计要求。

3、方框电路的选择，啊既然四要考虑数字电路，也要考虑模拟电路，应根据具体问题，提出不同方案充分论证，得到正确的结论。

4、选择最优设计方案，需要在分析论证和具体设计过程中不断改进和完善，才能达到"性能可靠，降低成本，减少功耗"的目的，有时可能出现一些反复。但应避免方案上的大反复，以避免浪费人力物力。

二、电源电路设计

在确定单元电路的过程中，首先明确对各单元的要求，拟订出主要单元电路的性能指标；其次是要注意各单元电路之间的相互配合和连接，不能增加电路的复杂性；最后再分别设计各电源电路的结构形式、元器件的选择和参数计算等。缺点各单元电路的步骤是：明确要求，选择电路的和计算参数，再次过程中应考虑以下两点。

1、可自行设计也可直接引用已成型的单元电路，但不能盲目照搬，必要时还要进行某些改动。

2、要明确各电源电路与总体电路的关系，独立单元电路有时可能从局部考虑更好，但从总局考虑，却不一定合理。因此，应注意从全局出发选择合适的元器件，组合最好的电路单元。

三、元器件的选择

从某种意义上讲，电子线路的设计，就是选择最合适的元器件，并不把它们最好的组合起来，因此，如何选择元器件，也是设计过程的重要一环。在元器件的选择过程中主要应考虑的问题是：

1、根据具体的要求所选择的方案中，需要什么样的元器件，每个元器件具有那些功能和什么样的性能指标。

2、一般应优先选择集成电路，因集成电路应用广泛能简化设计，并使得装配、调试和维修方便，同时还能减小电子设备的体积和降低成本,提高电子设备的可靠性。对集成电路应明确以下几点：

① 熟悉集成电路典型产品的型号、性能及价格等，以便选择合适的集成电路。

②在双列直插式、扁平式和单列直插式三种常见封装方式中应以便与装配、调试和维修原则选择。

③ 同一种功能的数字集成电路，可能有TTL产品，又有CMOS产品，业务还有ECL产品选择时应根据他们各自的特点、性能和设计电路要求的应用场合，灵活掌握。如CMOS器件功耗低，供电电源范围比TTL器件的要求宽。

四、元器件件参数的计算

在电子电路设计过程中，需要计算某些参数，以挑选元器件。具体的要求是：运用分析方法、弄清电路原理和用好计算公式。计算元器件参数时应注意：

1、 格元器件的额定电流、电压、频率和功耗等，应在允许的范围内；在规定的条件下能正常工作，并能使电路达到性能标要求，且留有适当余量。

2、 计算参数时，对于环境温度、电网电压等工作条件应按最不利的情况考虑。

对于晶体三极管的极限参数，如BVCEO一般迎接电源电压的1.5倍左右考虑。

在保证电路性能的前提条件下，应尽可能的降低成本、功耗、体积和减少元器件的品种等，并为装配、调试和维修创造便利条件。

你对设计电路要是完全没有思路的话说明你模电功底太薄。一般情况下，当你拿到设计要求就应该有个大体的思路了，比如处理过程中要用到的一些基本模块，放大、滤波、整形、比较等等。所以你需要再看看模电书中一些应用性较强的电路，常用的要记下来，把他们当做信号处理的模块来使用。其他一些如单片机、传感器、特殊功能芯片的使用就是看经验了，多亲手做点东西，开阔下视野。

你要快速的掌握设计电路的方法的话，建议你看看大学生电子竞赛的书，可以提供很多设计思路，思路很重要。

《全国大学生电子设计竞赛电路设计》，作者：黄智伟，出版社：北京航天航空大学出版社

电源也是一个公共通路，其设计是否也该采用上述方法呢？大多实践证明电源采用树形连接的方案优于平面的方案。各个部分的电源树形连接到电源的源头，这样就彻 底避免了共用电源通路间的互扰。尤其是大电流部分比如输出功率电路，高电压部分比如被控制的电器设备。这种情形下使用公共的电源平面会带来很大的串扰。

第1、初步入门。做什么都难。大多时间是借鉴前人或能找到的设计。仿制的过程中来理解电路的架构类型。能拿到一个可直接用的电路很兴奋。经常看些2-3流 杂志上的实际例子。做些笔记什么的。经常参加各种会议讲座。设计出来的板子一堆飞线。总是疑惑为啥电路图或者逻辑设计一样，怎么出来的性能总比不上原设计。

第2、做了几年后有了感觉。了解了电路设计需要遵循的一些实际原则。开始能独立完成一个系统，即使是新的算法或者协议也能实现。设计一个电路有点随心所 欲。觉得这电路设计也就那么会事，什么东西只要有时间都能做出来。但细节的考虑不周。

最后，没有金科玉律，不要纠缠在一点不放：电路设计是一种折中的艺术对于第一点，参见图一所示。同样从A到B的一条信号线，低频去时从PCB的trace走，回来时从图示红色最短的电阻通路。而高频回来时则沿着trace下 边的地平面回来，因为这时来去包围的面积最小，电感最小！如果信号跨过地平面上的一个开口或者地的不连续区域，则来的信号就在此形成一个回路，这容易产生 干扰。所以高频（模拟信号）要在布在自己的连续参考平面上。

对于第二点，只是分割地平面还不行，还要考虑不同域的信号不要有交叉，不要布线在别的域上边。图二下边两个分割是正确的。右边那个虽然没分割，但遵从了上边 的原则2），一样产生满意的效果。左上图那个虽然分割了，但数字信号布线在了模拟域上，在圆圈所示的两个区域存在相互干扰的loop。对于有A/D，D /A的混合系统，最理想的方式是转换器件放在模拟与数字域相连部分的上边。如左下图所示。即使由于各种原因做不到，也至少采用右上图方式：数字线沿着自己 的参考平面从数模连接处进出。切忌随意采用左上图的方式。

2、继电器在低压运用时不用考虑电压问题，用光耦时必须考虑输出晶体管的耐压与集电极最大电流。

3、光耦输出只能用于直流电路，禁止用于有交流电流或电压存在的情况。

4、晶体管输出有漏电流存在，当用于对漏电流很敏感的情况时不能使用

电子电路设计与工艺专业的核心是印制电路技术（PCB）设计与工艺技术。PCB 即Printed Circuit Board 的简写，中文名称为印制电（线）路板，又称印刷电（线）路板。PCB 是组装电子零件用的基板，是在通用基材上按预定设计形成点间连接及印刷元件的印刷板，其主要功能是使各种电子零组件形成预定电路的连接，起中继传输的作用，是电子元器件电气连接的提供者，有“电子产品之母”之称。PCB是工业与信息化的基础，所有电子产品都离不开PCB。例如大家熟悉的电脑中的主板、显卡、声卡、手机板等。

电子电路设计与工艺专业毕业生可从事电子类工厂或研究所从事电子电路的产品设计和生产准备、精密图形制造、数控加工、电路制造的制程控制、电路制造的测试、电路制造的品管和控制工作，也可以从事电子电路及原辅材料的采购和销售、片式元件装联等工作。

在电力电子技术的应用及各种电源系统中，开关电源技术均处于核心地位。对于大型电解电镀电源,传统的电路非常庞大而笨重,如果采用高顿开关电源技术,其体积和重量都会大幅度下降,而且可极大提高电源利用效率、节省材料、降低成本。在电动汽车和变频传动中,更是离不开开关电源技术，通过开关电源改变用电频率,从而达到近于理想的负载匹配和驱动控制。高频开关电源技术,更是各种大功率开关电源(逆变焊机、通讯电源、高频加热电源、激光器电源、电力操作电源等)的核心技术。

实业兴邦，电子产业方兴未艾。沿海地区各类电子厂，对精通电子技术、信息技术、工艺学、CAD设计、材料学、系统工程常识的人才可谓求贤若渴，缺口比较大。

一般说来，毕业后在生产一线摸爬滚打几年可以独当一面的技术员、工程师，年薪可达10~50万元，视个人能力以及为企业创造的价值而定。

遗憾的是，如今学电子的大学生，很多都是不学无术，或者毕业后嫌弃生产一线，不肯在车间、设计室埋头苦干锻炼能力，导致学电子的很多，能用的人才很缺。

一年级：电路分析

二年级：模拟电子线路、数字电路

三年级：通信电子线路、可编程逻辑器件、通信原理、计算机原理、电磁场、微波与天线

四年级：单片机原理、电子测量相关的课

除了理论课的基础知识外，以上各门课程都有相当学时的配套实验，理论联系实际才能印象深刻。

如果对电路感兴趣，可以看些电子期刊，比如《无线电》、《电子世界》、《电子制作》这类，期刊杂志只是一些应用点，没有系统的知识，对哪方面感兴趣，再找专业教材系统学习。