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介绍
在制造可靠的电路板时，PCB 的原理图设计至关重要。在本文中，您将发现良好原理图的特征以及如何正确创建它们的说明。遵循上述指导原则可以帮助您实现要制造的零件的正确布局，并帮助您更有效地运行制造功能。
什么是 PCB 原理图？
本质上，PCB 原理图可以描述为电子电路的图形表示。这显示了零件的互连、它们如何连接以及它们如何工作。这是通过使用符号来实现的 电子 组件和线条来说明组件之间的连接。这是一个让您能够设计和修复 PCB 的工具；只需绘制此图即可。
PCB 原理图的重要性
制作 PCB 原理图很重要，因为布局显示并解释了电路的工作原理。因此，它有助于确保在开始制造过程之前所有连接都正确无误。此步骤可避免错误，并可有效减少昂贵的改动。精心设计的原理图有助于实现高效的 PCB 生产过程。
原理图和布局之间有什么区别？
PCB 原理图和 PCB 布局是设计的两个不同领域，但它们都用于设计过程。 PCB 原理图代表方案，布局从物理板的角度揭示了如何实现该方案。 原理图是一种模板，布局是用于制造产品的物理地图。 了解两者有助于确保您的 PCB 以正确方式运行。
PCB 原理图设计与 PCB 布局之间的关系
至于电气设计，PCB 原理图显示了组件的连接方式。此设计的作用是将其交给 PCB 布局，后者将组件放置在物理电路板上。它还根据电路图提供组件之间的连接路径。两者需要匹配，以保证电路板的功能及其可制造性。将原理图适当地转换为 PCB 上的布局可能是最重要的步骤。
PCB 原理图的标准规范
PCB 原理图标准意味着您的 PCB 布局将清晰且功能齐全，并显示设计和 路由。它们包括：使用一致的符号、正确的标签和信息布局。遵循这些规则可以增强 PCB 设计过程中的互连性和有效性。
清晰是关键
很明显，使 PCB 原理图清晰无歧义非常重要。使用的符号和标签应该简单易懂，每个组件必须有自己的符号或标签。确保能够跟踪正在形成的关系和正在建立的链接。它应该尽可能简单，以便于设计和故障排除，并且在解释它以制作 PCB 时不应产生太多复杂性。
有序且合理的元件放置
将组件按合理的顺序放在原理图上。现场设计中的相关组件应分组在一起，以使整体设计相对容易。这意味着连接必须清晰，避免线路交叉。这项研究井然有序，有助于设计和制造，降低错误和混乱的发生率。
标准化符号
不要创建符号系统，除非必须使程序可读，在这种情况下，请使用标准化符号系统。这涉及在使用符号和参考指示符识别元素时遵守全球标准。在创建原理图时使用一致的符号有助于其他人轻松理解您所开发的内容。标准符号在审查和制造过程中也很有用。
注释和文档
有关设计的更多详细信息，请考虑在图片中添加注释和文档。应记录组件值和引脚的注释，以及附加或特殊说明。除了支持识别故障和错误之外，文档还可以帮助其他人在设计时评估您的决策。与未正确绘制时相比，它们使您的原理图更清晰，并使其具有高质量的外观。
审核与验证
务必反复检查原理图，以免在布局中犯错。查找组件连接及其值中的问题。设计规则检查 (DRC) 可识别可能存在的问题。一致性可确保您的原理图正确无误，并为布局和制造的额外阶段做好最佳准备。
绘制 PCB 原理图的指南
制作精确且易于阅读的 PCB 原理图需要遵循几个步骤。首先，定义网页的页面结构和布局工具，这将有助于创建额外合法的布局空间。他们应该使用适当的文档、修订历史以及标准符号。这些指南可帮助您设计出实用且该领域任何人都可以轻松理解的原理图。
设置页面结构
创建原理图的第一步应该是为其选择正确的页面大小。每个人都知道，命名页面总有正确的方法，例如使用字母排列以专业的方式排列它们，等等。在底部，添加一个标题栏以包含相关信息。每页上的清晰结构可有效确保整个设计过程的清晰度最大化。
实现网格和布局工具
为了实现组件的准确定位，请使用网格排列。这些线条有助于作为指导，确保您保持线条之间的相等间隔并保持笔直的墨线。使用布局工具可以正确控制所有原理图及其组件。这很重要，因为它使阅读原理图以及更改布局变得更容易。
添加文档和修订历史记录
代码中的注释应提供功能描述和组件关系。跟踪内容的修订历史也很重要，这样可以更轻松地跟踪所做的更改以及可能对内容所做的更新。记录您的设计在解释更改时非常有用，因为所有团队成员都会被告知更改。文档在识别问题和重新启动项目的新版本方面非常有用。
使用目录和框图进行组织
有必要添加目录，以便于在所呈现的方案中轻松导航。使用框图来描述设计的主要部分和信号流。这种组织方式有助于获得模型的总体视图，并可以快速找到某个部分。
标准化符号和参考指示符
他们应该使用库中现有的符号以标准方式表示组件。每个组件的参考指示符也必须简洁且定义明确。它简化了工作并使您的原理图看起来更专业，因为它减少了混淆。让更多细节一致地引用更多符号和指示符可以增强沟通，并有助于制作更好的印刷电路板原理图。
PCB 原理图设计中的符号
您在 PCB 原理图设计中看到的每个符号都代表电路中的任何连接。它们都有其含义和用途。使用标准符号可确保任何人在浏览您的原理图时都不会误解它。通过理解这些符号，人们能够制作出正确且良好的 PCB 设计。
电阻器
A 电阻 在示意图中，它们通常用类似于字母“Z”的锯齿线或矩形来表示。它们主要用作电路元件，用于限制电流量和分配 电压 在电路中。一种常见的类型是数字，通常写成电阻值的符号或其他代码。因此，了解如何读取电阻符号有助于设计和分析电路。
电容器（极化和非极化）
电容器 被描绘成双水平条，其中一条条可以是拱形的，以表示极化。这是因为与非极化电容器相比，极化电容器是具有正极和负极端子的电容器。有时，符号还标有电容器的值和类型。了解这些符号有助于最大限度地放置和定位所涉及的组件。
晶体管
晶体管用线和箭头表示，具体取决于晶体管的类型 晶体管 NPN 或 PNP。这些控制电流，也可以用作放大器和开关。它们被标记为 BASE、集电极和发射极位于每个晶体管符号的底部或侧面。需要注意的是，给定的晶体管符号应该是准确的，以使电路按预期运行。
运算放大器
运算放大器，用等式三角形表示，是一种可用于放大和操纵信号的电路元件。一个常用名称是反相输入和非反相输入以及输出。运算放大器符号的命名方式多种多样，但知道如何绘制运算放大器可以让模拟电路设计人员构建可行的模拟电路。
电源和接地符号
需要注意的是，电源和接地的符号用于识别 电源 电路中的连接。当它表示为直线加号 + 时，它存在于人体中，用于传输电力；当它表示为带有三个水平条的直线时，它存在于地面上。因此，这些符号至关重要，因为它们有助于定义设计中的各种电源和接地点。
如何根据原理图制作 PCB 布局
完成原理图
在继续之前，请确保您已经开发了正确的原理图或它是完整的。检查所有连接、组件的值和标签。签署任何需要纠正的问题，以免日后造成挫败感。事实上，一个最终确定的原理图为其在 PCB 上的布局创造了正确的环境。
生成网表
根据最终原理图上的布局生成网络表。网络表通常包含平面图或 PCB 布局所需的所有电气连接和组件。此文件指示电路板上零件的位置以及它们应如何互连。这也是为什么应该确保网络表完整的另一个原因，这将有助于按要求连接电路的所有部件。
设置布局尺寸
确定 PCB 布局的尺寸和方向。根据设计目的所需的尺寸定义电路板的高度和宽度。考虑到这一点，确保为所有组件及其之间的连接分配足够的空间。事实上，尺寸必须准确，以便将电路板装入其预期的外壳或应用中。
放置组件
将所有组件放置在 PCB 布局中，与 PCB 网表相对应。您需要以这样的方式放置组件，以便引入路由，其长度在很大程度上保持较小。确保组件的位置排列合理，以促进正确的流动 信号 和 焊接。为了很好地指示可制造 PCB 的设计和实际制造，正确的放置至关重要。
路线痕迹
根据网络表用走线连接组件。连接模式保证短而直接的链接，同时避免交叉和拥塞。高频信号应保持较短，同时在布线时还应考虑信号完整性。管理布线是一种有效且高效的方法，可确保您的印刷电路板的性能和可靠性不会下降。
运行 DRC 并验证布局
之后，可以运行设计规则检查 (DRC) 来检测 FPGA 器件布局中的错误。确保遵守所有设计规则，并注意诸如黑线违规或黑线之间的间距太窄等困难。检查所有组件的位置及其连接是否符合提供的原理图。这意味着，如果进行了适当的验证，就可以避免制造问题。
生成 Gerber 文件并审查
将您在印刷电路板上完成的整个布局制作成 Gerber 文件。这些文件用于制造 PCB，并包含有关电路板不同层的信息。检查 Gerber 文件并确保它们正确且完整。检查过程可以注意到最终产品与设计目标之间的任何差异。
PCB 原理图设计中应避免的常见错误
画一个 PCB原理图设计 可能非常具有挑战性，因此，避免犯一些常见的错误非常重要。 原理图设计错误最终会导致功能问题、成本影响和制造时间。现在，让我强调一下您应该避免的一些主要方面，以确保您的原理图保持干净和可行。
未对准的组件
未对准会导致形成错误连接，甚至造成制造缺陷，因为它们没有按预期对齐。根据网格和布局要求设置组件。
标签不正确或缺失
每个标签都应准确无误，并应包含所有重要信息。如果标签缺失或标签不正确，则可能导致组装错误的部件或对没有问题的物品进行故障排除。应避免贴错标签，以便制定良好而紧凑的复杂方案。
信号路径不清晰
不要让接收器对信号的感知与复杂的迷宫混淆。这意味着当路径不清晰时，示意图的布局变得难以理解，并可能导致错误连接。不要交叉线路，而要利用直接路径。
忽略网格系统
使用网格系统可以更好地表达并实现正确的比例和间距。忽略网格会导致原理图上的组件排列不整齐，从而导致外观不美观。网格有助于组织您的工作并保持元素交互的准确性。
面向制造设计 (DFM) 最佳实践
面向制造的设计可以保证 PCB 设计在制造过程中的实际可用性。DFM 指南可以帮助避免制造过程中的错误并最大程度地降低成本。
1.简化设计并优化布局
这也是可取的，以尽量减少 PCB 设计的复杂性以及制造过程中的困难。执行物理设计以减少走线长度，以改善布局并降低组装组件时的难度。我们发现，使用更简单的设计可以减少出错的机会并获得更好的结果。
2. 选择标准组件
选择标准组件以避免出现兼容性问题，同时还能为您节省资金。标准零件易于获得，并且通常比对应的定制零件更便宜。它们还改变了设计流程和制造方法并简化了它们。由于标准组件易于组装，因此这消除了组装和维护方面的困难。
3. 保持适当的间距和热管理
组件之间应留有足够的间隙，以避免相互接触，从而避免发生电气连接短路和配件过热。良好的热控制还可以减少散热量，如果热量累积，可能会导致组件故障。事实证明，遵守一定的间距有利于焊接和组装过程，从长远来看可以提高电路的可靠性。
4. 使用清晰的标签并包含测试点
所有零件和电线都应命名，以方便 部件 以及问题的追踪。应提供测试点，以便于测量并确保操作确认。在这种情况下，清晰的标签和易于到达的测试点有助于改进制造过程。适当的文档记录也能确保达到高标准，也使后续维修更容易完成。
5. 设计规则检查（DRC）
建议在进入生产流程之前进行设计规则检查，以确保不会出现布局错误。DRC 将消除未达到最低制造标准或不符合电气标准的设计实例。每日规范的 DRC 可减少潜在错误并使设计的产品更好。没有适当的控制永远不会被过分强调，因为它会影响生产线。
6.与制造商合作
向 PCB 制造商寻求帮助，以便您的设计能够很好地配合他们的生产线。还应阐明关注点，以确保在初始阶段通过约束和要求突出可能出现的问题。签订合同可帮助您微调设计并解决生产问题。与制造商进行详细沟通可节省大量生产流程时间。
PCB 原理图设计软件推荐
权利的选择 PCB原理图设计软件 极大地改善了流程并简化了设计过程。以下是针对各种目标的最佳建议。
Altium设计师
固定和模块化的 PCB 设计工具，易于扩展、图形呈现良好、具有众多工具和功能、多处理器支持，再加上积极的客户支持——但成本很高。 Altium的 与其他工具配合良好，因此可以轻松地在工具之间切换。
欧特克鹰
该产品的设计软件是 Autodesk Eagle，它在原理图捕获和 PCB 布局方面既支持简单性也支持复杂性。对于新手和每天使用该工具的人来说，它都很容易使用。
KiCad的
如何将 PCB 转换为原理图
将 PCB 布局转换为原理图有助于学习如何更改布局设计。如果您希望从 PCB 重新创建原理图，请按照以下步骤操作：经过上述几个过程后，设计变得清晰且实用。
识别组件
首先，必须确定给定 PCB 上的所有元素。请确保它们的值和零件编号完全表示出来。这一步非常重要，以确保您的原理图与实际电路板相匹配。
跟踪连接。
应跟踪 PCB 上不同组件之间所有必要的电气连接。跟踪这些连接线以查看每个组件的连接方式非常重要。重建连接时，这一点很重要，以使其尽可能准确。
创建组件列表
列出将要使用的所有组件 PCB设计 是必不可少的。这些应包括各种元件值以及参考符号。此列表将有助于原理图创建过程，以确保没有遗漏任何方面。
绘制元件符号
为原理图中的每个组件分配标准符号。确保符号代表位于 PCB 层上的实际内容。正确的符号可确保在整个投影过程中根据原理图做出正确的表述。
重新创建连接
连接必须反映根据印刷电路原理图设计创建的 PCB 布局。按照跟踪连接的方式关联符号。因此，确定连接重建是否正确对于获得设计的原理图视图至关重要。
检查电源和接地
花点时间确保原理图中的电源和接地符号正确连接。应特别强调的是，所有电源和接地符号都应以正确的方式连接。这一步对于保证所提原理图的正确功能和效率非常重要。
验证连接
检查原理图中的所有连接，确认它们是否与 PCB 布局对齐。为了确保概念图的有效性，请查找图流程中的任何差异和/或间隙。在纸上或纸上绘制原理图后， 一台，这样更容易验证和检查连接。这是为了确保它们连接良好。
运行 DRC（设计规则检查）
要检查设计中的错误或规则违规，请执行设计规则检查。此步骤旨在确保相关原理图符合既定的设计标准且不包含任何问题。这意味着详细的 DRC 可以让人们获得尽可能准确的原理图。
PCB 原理图设计检查清单
PCB 原理图设计必须处处完美才能成功；本文将帮助您实现这一点。使用以下清单找出需要验证的一些方面。
1. 元件符号和参考标记
确保电路图上放置的所有元件符号及其在电路上的对应元件都是正确的。确保应用的参考指示符尽可能独特且注释良好。准确的符号和独特的指示符或字母数字标识符是给定方案的关键部分。
2.网络连接
继续验证原理图中显示的所有网络在 PCB 级别是否以正确的方式显示。检查连续性和连续性的标识符，确保没有缺失或错误的链接。加热控制和调节：强大的电路网络上的低效率确保实现所需的功能。
3. 信号流
这意味着信号流图必须具有清晰的四元信号流。确保信号从输入到输出都连接良好。 因此，信号流在诊断和解释疾病方面也起着至关重要的作用。 电路 有问题。
4. 电源和接地连接
确保所有电源和接地连接均已正确描述和连接。确保电源分配正确且符合开发规范。与任何电路的连接一样，电源和接地连接必须正确连接，才能使电路正常工作并高效运行。
5. 元件放置
如果原理图中的元件位置已确定，则应根据预期布局进行检查。确保元件的定位易于布线。正确的定位在塑造愿景和最大限度地减少设计错误时非常有用。
6. 设计规则检查（DRC）和电气规则检查（ERC）
运行 DRC 以查看布局错误。其次，运行 ERC 以检测电气问题。在推进项目的过程中，有必要纠正这些问题。DRC 代表设计规则检查，ERC 代表电气规则检查。如果您对设计进行 DRC 和 ERC，那么您可以确保您的设计符合为您的设计定义的规则和标准。
7. 物料清单 (BOM) 和文档
访问 物料清单o 确认后者包括原理图所使用的所有组件。检查所有文件是否准确，所做的更改是否反映了当前配置。BOM 和文档的完整性在组装和未来使用中也起着重要作用。
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总结
当正确掌握 PCB 的原理图设计时，制造过程会得到增强，结果是更好的电路板。应用这些方面，您将能够减少犯错的机会并提高生产效率。确保您将要开发的下一个项目的布局尽可能结构化，以便于生产。