pcb设计需要哪些知识

如下：

一．前期准备

包括准备元件库和原理图。在进行PCB设计之前，首先要准备好原理图SCH元件库和PCB元件封装库。PCB元件封装库最好是工程师根据所选器件的标准尺寸资料建立。

二．PCB结构设计

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板框，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。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）。

三．PCB布局设计

布局设计即是在PCB板框内按照设计要求摆放器件。在原理图工具中生成网络表（Design→Create Netlist），之后在PCB软件中导入网络表（Design→Import Netlist）。网络表导入成功后会存在于软件后台，通过Placement操作可以将所有器件调出、各管脚之间有飞线提示连接，这时就可以对器件进行布局设计了。

例如：PCB设计中的自动布线和自动放置。

这是许多初学者广泛使用的两个工具：自动布线器和自动放置。但是，请非常小心。在项目中使用它们不是很理想。

自动路由是一个过程，其中软件会为您路由所有轨道。

有几种软件具有Auto路由器，但是在使用过程中，使用此工具时，我们注意到轨道上的混乱情况。尽管该软件具有出色的跟踪路由系统，但我们意识到，为此使用它是有风险的。

除了具有风险外，许多设计人员也不建议也不使用它，因为该软件本身不了解操作特征，信号电平，电子组件规格以及其他影响路径组织的特征。

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；

以上就是PCB设计的主要流程，更多的相关知识可以关注 捷配

2电路仿真在设计电路原理图前，有时会对某一部分电路的设计并不十分确定，因此需要通过电路仿真来验证。电路仿真还可以用于确定电路中某些重要元器件的参数。

3设计原理图组件立创EDA提供组件库，但不可能包括所有器件。在元器件中找不到需要的器件时，用户需自己设计原理图库文件，建立自己的元器件库。

4绘制原理图找到所有需要的原理图元器件后，即可开始绘制原理图。可根据电路的复杂程度决定是否需要使用层次原理图，完成原理图绘制后，用ERC（电气法则检查）工具进行检查，找到出错的原因并修改电路原理图，从新进行ERC检查，直到没有原则性错误为止。

5设计器件封装和原理图器件库一样，立创也不可能提供所有的器件封装。用户需要时可以自行设计并建立新的元器件封装库。（封装可在第3步时同步完成也可以）

6设计PCB确认原理图没有出错后，即可开始设计PCB。首先绘出PCB轮廓，确定工艺要求(如何使用几层板等)，然后将原理图无缝转换成PCB中，在网络表（简单介绍各元器件的来历及功能）、设计规则和原理图的引导下完成布局和布线。设计规则检查工具对于绘制好的PCB进行检查。PCB设计是电路设计的另一个关键环节，它将觉得产品的实际性能，需要参考的因素很多，不同的电路有不同的要求。

7文档整理对原理图、PCB版图及元器件清单等文件予以保存，便于日后维护和修改。

线路板成为“可控阻抗板”的关键是使所有线路的特性阻抗满足一个规定值，通常在25欧姆和70欧姆之间。在多层线路板中，传输线性能良好的关键是使它的特性阻抗在整条线路中保持恒定。

但是，究竟什么是特性阻抗？理解特性阻抗最简单的方法是看信号在传输中碰到了什么。当沿着一条具有同样横截面传输线移动时，这类似图1所示的微波传输。假定把1伏特的电压阶梯波加到这条传输线中，如把1伏特的电池连接到传输线的前端（它位于发送线路和回路之间），一旦连接，这个电压波信号沿着该线以光速传播，它的速度通常约为6英寸/纳秒。当然，这个信号确实是发送线路和回路之间的电压差，它可以从发送线路的任何一点和回路的相临点来衡量。图2是该电压信号的传输示意图。

Zen的方法是先“产生信号”，然后沿着这条传输线以6英寸/纳秒的速度传播。第一个0.01纳秒前进了0.06英寸，这时发送线路有多余的正电荷，而回路有多余的负电荷，正是这两种电荷差维持着这两个导体之间的1伏电压差，而这两个导体又组成了一个电容器。

在下一个0.01纳秒中，又要将一段0.06英寸传输线的电压从0调整到1伏特，这必须加一些正电荷到发送线路，而加一些负电荷到接收线路。每移动0.06英寸，必须把更多的正电荷加到发送线路，而把更多的负电荷加到回路。每隔0.01纳秒，必须对传输线路的另外一段进行充电，然后信号开始沿着这一段传播。电荷来自传输线前端的电池，当沿着这条线移动时，就给传输线的连续部分充电，因而在发送线路和回路之间形成了1伏特的电压差。每前进0.01纳秒，就从电池中获得一些电荷（±Q），恒定的时间间隔（±t）内从电池中流出的恒定电量（±Q）就是一种恒定电流。流入回路的负电流实际上与流出的正电流相等，而且正好在信号波的前端，交流电流通过上、下线路组成的电容，结束整个循环过程。

PCB（Printed Circuit Board）印刷电路板的缩写

Overlay

为方便电路的安装和维修等，在印刷板的上下两表面印刷上所需要的标志图案和文字代号等，例如元件标号和标称值、元件外廓形状和厂家标志、生产日期等等。不少初学者设计丝印层的有关内容时，只注意文字符号放置得整齐美观，忽略了实际制出的PCB效果。他们设计的印板上，字符不是被元件挡住就是侵入了助焊区域被抹赊，还有的把元件标号打在相邻元件上，如此种种的设计都将会给装配和维修带来很大不便。正确的丝印层字符布置原则是：”不出歧义，见缝插针，美观大方”。 特殊性

Protel封装库内有大量SMD封装，即表面焊装器件。这类器件除体积小巧之外的最大特点是单面分布元引脚孔。因此，选用这类器件要定义好器件所在面，以免“丢失引脚（Missing Plns）”。另外，这类元件的有关文字标注只能随元件所在面放置。 网格状填充区（External Plane ）和填充区（Fill)

正如两者的名字那样，网络状填充区是把大面积的铜箔处理成网状的，填充区仅是完整保留铜箔。初学者设计过程中在计算机上往往看不到二者的区别，实质上，只要你把图面放大后就一目了然了。正是由于平常不容易看出二者的区别，所以使用时更不注意对二者的区分，要强调的是，前者在电路特性上有较强的抑制高频干扰的作用，适用于需做大面积填充的地方，特别是把某些区域当做屏蔽区、分割区或大电流的电源线时尤为合适。后者多用于一般的线端部或转折区等需要小面积填充的地方。 Pad

焊盘是PCB设计中最常接触也是最重要的概念，但初学者却容易忽视它的选择和修正，在设计中千篇一律地使用圆形焊盘。选择元件的焊盘类型要综合考虑该元件的形状、大小、布置形式、振动和受热情况、受力方向等因素。Protel在封装库中给出了一系列不同大小和形状的焊盘，如圆、方、八角、圆方和定位用焊盘等，但有时这还不够用，需要自己编辑。例如，对发热且受力较大、电流较大的焊盘，可自行设计成“泪滴状”，在大家熟悉的彩电PCB的行输出变压器引脚焊盘的设计中，不少厂家正是采用的这种形式。一般而言，自行编辑焊盘时除了以上所讲的以外，还要考虑以下原则：

（1）形状上长短不一致时要考虑连线宽度与焊盘特定边长的大小差异不能过大；

（2）需要在元件引角之间走线时选用长短不对称的焊盘往往事半功倍；

（3）各元件焊盘孔的大小要按元件引脚粗细分别编辑确定，原则是孔的尺寸比引脚直径大0．2- 0．4毫米。

PCB放置焊盘：

1 ．放置焊盘的方法

可以执行主菜单中命令 Place/Pad ，也可以用组件放置工具栏中的 Place Pad 按钮。

进入放置焊盘（ Pad ）状态后，鼠标将变成十字形状，将鼠标移动到合适的位置上单击就完成了焊盘的放置。

2 ．焊盘的属性设置

焊盘的属性设置有以下两种方法：

● 在用鼠标放置焊盘时，鼠标将变成十字形状，按 Tab 键，将弹出 Pad （焊盘属性）设置对话框.

7-24 焊盘属性设置对话框

● 对已经在 PCB 板上放置好的焊盘，直接双击，也可以弹出焊盘属性设置对话框。在焊盘属性设置对话在框中有如下几项设置：

● Hole Size ：用于设置焊盘的内直径大小。

● Rotation ：用一设置焊盘放置的旋转角度。

● Location ：用于设置焊盘圆心的 x 和 y 坐标的位置。

● Designator 文本框：用于设置焊盘的序号。

● Layer 下拉列表：从该下拉列表中可以选择焊盘放置的布线层。

● Net 下拉列表：该下拉列表用于设置焊盘的网络。

● Electrical Type 下拉列表：用于选择焊盘的电气特性。该下拉列表共有 3 种选择方式： Load （节点）、 Source （源点）和 Terminator （终点）。

● Testpoint 复选项：用于设置焊盘是否作为测试点，可以做测试点的只有位于顶层的和底层的焊盘。

● Locked 复选项：选中该复选项，表示焊盘放置后位置将固定不动。

● Size and Shape 选项区域：用于设置焊盘的大小和形状

● X-Size 和 Y-Size ：分别设置焊盘的 x 和 y 的尺寸大小。

● Shape 下拉列表：用于设置焊盘的形状，有 Round （圆形）、 Octagonal （八角形）和 Rectangle

（长方形）。

● Paste Mask Expansions 选项区域：用于设置助焊层属性。

● Solder Mask Expansions 选项区域：用于设置阻焊层属性。 abc Mask

这些膜不仅是PcB制作工艺过程中必不可少的，而且更是元件焊装的必要条件。按“膜”所处的位置及其作用，“膜”可分为元件面（或焊接面）助焊膜（TOp or Bottom 和元件面（或焊接面）阻焊膜（TOp or BottomPaste Mask）两类。顾名思义，助焊膜是涂于焊盘上，提高可焊性能的一层膜，也就是在绿色板子上比焊盘略大的各浅色圆斑。阻焊膜的情况正好相反，为了使制成的板子适应波峰焊等焊接形式，要求板子上非焊盘处的铜箔不能粘锡，因此在焊盘以外的各部位都要涂覆一层涂料，用于阻止这些部位上锡。可见，这两种膜是一种互补关系。由此讨论，就不难确定菜单中

类似“solder Mask En1argement”等项目的设置了。 有两重含义

自动布线时供观察用的类似橡皮筋的网络连线，在通过网络表调入元件并做了初步布局后，用“Show 命令就可以看到该布局下的网络连线的交叉状况，不断调整元件的位置使这种交叉最少，以获得最大的自动布线的布通率。这一步很重要，可以说是磨刀不误砍柴功，多花些时间，值！另外，自动布线结束，还有哪些网络尚未布通，也可通过该功能来查找。找出未布通网络之后，可用手工补偿，实在补偿不了就要用到“飞线”的第二层含义，就是在将来的印板上用导线连通这些网络。要交待的是，如果该电路板是大批量自动线生产，可将这种飞线视为0欧阻值、具有统一焊盘间距的电阻元件来进行设计.

印刷电路板（Printed circuit board，PCB）几乎会出现在每一种电子设备当中。如果在某样设备中有电子零件，那么它们也都是镶在大小各异的PCB上。除了固定各种小零件外，PCB的主要功能是提供上头各项零件的相互电气连接。随着电子设备越来越复杂，需要的零件越来越多，PCB上头的线路与零件也越来越密集了。标准的PCB长得就像这样。裸板（上头没有零件）也常被称为「印刷线路板Printed Wiring Board（PWB）」。

板子本身的基板是由绝缘隔热、并不易弯曲的材质所制作成。在表面可以看到的细小线路材料是铜箔，原本铜箔是覆盖在整个板子上的，而在制造过程中部分被蚀刻处理掉，留下来的部分就变成网状的细小线路了。这些线路被称作导线（conductor pattern）或称布线，并用来提供PCB上零件的电路连接。

为了将零件固定在PCB上面，我们将它们的接脚直接焊在布线上。在最基本的PCB（单面板）上，零件都集中在其中一面，导线则都集中在另一面。这么一来我们就需要在板子上打洞，这样接脚才能穿过板子到另一面，所以零件的接脚是焊在另一面上的。因为如此，PCB的正反面分别被称为零件面（Component Side）与焊接面（Solder Side）。

如果PCB上头有某些零件，需要在制作完成后也可以拿掉或装回去，那么该零件安装时会用到插座（Socket）。由于插座是直接焊在板子上的，零件可以任意的拆装。下面看到的是ZIF（Zero Insertion Force，零拨插力式）插座，它可以让零件（这里指的是CPU）可以轻松插进插座，也可以拆下来。插座旁的固定杆，可以在您插进零件后将其固定。

如果要将两块PCB相互连结，一般我们都会用到俗称「金手指」的边接头（edge connector）。金手指上包含了许多裸露的铜垫，这些铜垫事实上也是PCB布线的一部分。通常连接时，我们将其中一片PCB上的金手指插进另一片PCB上合适的插槽上（一般叫做扩充槽Slot）。在计算机中，像是显示卡，声卡或是其它类似的界面卡，都是借着金手指来与主机板连接的。

PCB上的绿色或是棕色，是阻焊漆（solder mask）的颜色。这层是绝缘的防护层，可以保护铜线，也可以防止零件被焊到不正确的地方。在阻焊层上另外会印刷上一层丝网印刷面（silk screen）。通常在这上面会印上文字与符号（大多是白色的），以标示出各零件在板子上的位置。丝网印刷面也被称作图标面（legend）。 PCB的中文名称为印制电路板又称印刷电路板、印刷线路板是重要的电子部件是电子元器件的支撑体?是电子元器件电气连接的提供者。由于它是采用电子印刷术制作的故被称为“印刷”电路板。

PCB打样就是指印制电路板在批量生产前的试产主要应用为电子工程师在设计好电路?并完成PCB Layout之后向工厂进行小批量试产的过程即为PCB打样。而PCB打样的生产数量一般没有具体界线一般是工程师在产品设计未完成确认和完成测试之前都称之为PCB打样 。

PCB原理图是一种简单的二维电路设计，显示了不同组件之间的功能和连接。

所以PCB原理图是印刷电路板设计的第一部分。这是一种图形表示形式，无论是书面形式还是数据形式，都使用约定的符号来描述电路连接。它还提示要使用的组件及其连接方式。

顾名思义，PCB原理图是一个计划，一个蓝图。这并不意味着组件将专门放在哪里。相反，原理图列出了PCB将如何最终实现连通性，并构成了规划过程的关键部分。

蓝图完成后，下一步是PCB设计。设计是PCB原理图的布局或物理表示，包括铜线和孔的布局。PCB设计显示了上述组件的位置以及它们与铜的连接。

PCB设计是与性能相关的阶段。在PCB设计的基础上，工程师构建了真正的组件，以测试设备是否正常工作。前面说过，任何人都应该能理解PCB原理图，但是看原型并不容易理解它的功能。

这两个阶段已经完成，你对PCB的性能满意后，需要通过制造商来实现。

PCB布局规则：

1、在通常情况下，所有的元件均应布置在电路板的同一面上，只有顶层元件过密时，才能将一些高度有限并且发热量小的器件，如贴片电阻、贴片电容、贴片IC等放在底层。

2、在保证电气性能的前提下，元件应放置在栅格上且相互平行或垂直排列，以求整齐、美观，在一般情况下不允许元件重叠；元件排列要紧凑，元件在整个版面上应分布均匀、疏密一致。

3、电路板上不同组件相临焊盘图形之间的最小间距应在1MM以上。

4、离电路板边缘一般不小于2MM.电路板的最佳形状为矩形，长宽比为3:2或4:3.电路板面尺大于200MM乘150MM时，应考虑电路板所能承受的机械强度。

PCB设计注意事项

（1）避免在PCB边缘安排重要的信号线，如时钟和复位信号等。

（2）机壳地线与信号线间隔至少为4毫米；保持机壳地线的长宽比小于5:1以减少电感效应。

（3）已确定位置的器件和线用LOCK功能将其锁定，使之以后不被误动。

（4）导线的宽度最小不宜小于0.2mm（8mil），在高密度高精度的印制线路中，导线宽度和间距一般可取12mil。

（5）在DIP封装的IC脚间走线，可应用10－10与12－12原则，即当两脚间通过2根线时，焊盘直径可设为50mil、线宽与线距都为10mil，当两脚间只通过1根线时，焊盘直径可设为64mil、线宽与线距都为12mil。

（6）当焊盘直径为1.5mm时，为了增加焊盘抗剥强度，可采用长不小于1.5mm，宽为1.5mm和长圆形焊盘。

（7）设计遇到焊盘连接的走线较细时，要将焊盘与走线之间的连接设计成水滴状，这样焊盘不容易起皮，走线与焊盘不易断开。

（8）大面积敷铜设计时敷铜上应有开窗口，加散热孔，并将开窗口设计成网状。

（9）尽可能缩短高频元器件之间的连线，减少它们的分布参数和相互间的电磁干扰。易受干扰的元器件不能相互挨得太近，输入和输出元件应尽量远离。

PCB就是电路板，

PCB设计就是根据电路原理图，

设计出电路板，

设计各元件的位置，

使用几层板，

层与层直径结构什么样的，

要在那里穿孔连线，

里面的线路怎么走的，

从哪里连到哪里，

线宽多大的，

阻抗要多大，

还有长度等等。

1、首先了解PCB设计软件设计流程、软件的安装与卸载、窗口界面、环境参数与文档管理编辑器与设置项目选项

2、掌握原理图基本绘图工具画图工具、元件位置调整、属性编辑；图纸参数设置、连接线路

3、掌握元件库编辑器 元件图的基本操作、元件图工具层原理图的设计

二、PCB设计的一些基础

 1、了解制电路板的结构和层电路板设计中的图件及基本流程；

2、掌握PCB设计文件的创建电路板设计环境设置,电路板设计管理器及PCB板设计编辑器

3、掌握编辑器中各工具栏、状态栏、命令行、各种面板的打开、关闭及使用

4、掌握PCB板板层的及轮廓定义的相关操作工具的使用,采用向导方法和手工方法规划电路板

5、PCB电路板参数设置,设置工作层,设置环境参数、设置系统参数等等。

三、元器件封装库的基础

 1、掌握元器件封装库创建和编辑环境

2、掌握封装编辑器的环境设置和放置工具栏

3、掌握使用向导制作封装的方法:

4、掌握手工制作元件封装的技巧,如器件封装参考点设置,元器件外形的快速绘制、焊盘间距的精确调整等。

四、电路的布局和布线

 1、掌握常用封装库的载入技巧；

2、掌握元件的布局技巧,包括布局规则、自动布局、手动布局；

3、掌握元件的布线技巧,包括设置布线规则自动布线器参数设置及自动布线手动修改布线技巧等

4、掌握根据给定电路原理图完成电路板的设计的流程与技巧

五、熟悉一些PCB制作工艺和焊接组装工艺

 1、掌握文件输出及PCB板的打印、曝光、显影、腐蚀及数控打孔工艺流程、原理及技巧:

2、掌握电路板的组装、焊接、功能调试及故障检测技巧。