這是一篇面向神馬都不懂的小白玩家的PCB設(shè)計(jì)教程。希望能幫助大家快速上手PCB的設(shè)計(jì)。

1 預(yù)備知識(shí)

1.1 常用工具

（1）做圖工具：Altium Designer
（2）PCB板加工：嘉立創(chuàng)
（3）元件封裝搜索：Electronic Components Datasheet Search
（4）元件3D模型搜索：3D ContentCentral
（5）萬(wàn)能的淘寶（優(yōu)信電子這家店還不錯(cuò)）

1.2 參考資料

（1）推薦兩套視頻教程，可以在B站上搜索到，兩部影片看下來(lái)，基本就對(duì)PCB設(shè)計(jì)有大致了解了！

• Altium Designer實(shí)戰(zhàn)教程 - 從零開(kāi)始畫(huà)一個(gè)stm32最小系統(tǒng)（原創(chuàng)）

• 硬件電路設(shè)計(jì)看這里，Altium Designer 原理圖與PCB設(shè)計(jì),15/16/17版本的基礎(chǔ)部分都是通用的哦

（2）嘉立創(chuàng)的元件庫(kù)（下載鏈接）

1.3 電子電路預(yù)備知識(shí)

你所需要的基本知識(shí)，在這一部分我都會(huì)盡量介紹完全啦！看完以后，應(yīng)該對(duì)PCB設(shè)計(jì)會(huì)更加手拿把攥了。

1.3.1 元件封裝是什么？

元件封裝，簡(jiǎn)單的說(shuō)，一是指元件的包裝方式，二是指元件的焊盤(pán)形狀與尺寸。
在繪制PCB板的時(shí)候，首先要保證元件封裝繪制正確，否則元件很可能無(wú)法焊接到成品板上。

不同的廠家生產(chǎn)的各類元器件的形狀、尺寸上都有較大的差異，因此元件的封裝也有很多不同的形式。但是總體而言，目前的封裝主要分為兩類。一類是直插式，一類是貼片式。另外，詳細(xì)劃分，又可以劃分為以下多類：

• SOP/SOIC封裝：Small outline package 小外形封裝
  

• PLCC封裝：Plastic leaded chip charrier 塑料J引線芯片封裝
  

• QFP封裝：Quid flat package 四側(cè)引腳扁平封裝
  

• QFN封裝：Quid flat non-leaded 四側(cè)無(wú)引腳扁平封裝
  

• BGA封裝：Ball grid array package 球柵陣列封裝
  

• CSP封裝：Chip scale package 芯片級(jí)封裝
  

• SIP封裝：Single in-line package 單列直插封裝
  

• DIP封裝：Double in-line package 單列直插封裝
  

1.3.2 電阻、電容、電感、磁珠、二極管、三極管是什么？

對(duì)于在PCB板中，常常使用到的元器件類型可能大家還需要進(jìn)一步的了解。

（1）電阻比較簡(jiǎn)單，通常使用到的都是貼片電阻。

（2）電容復(fù)雜一些，常用的類型有：陶瓷電容、電解電容等。陶瓷電容屬于無(wú)極性電容，通常有X7R電容和Y5V電容兩種，個(gè)頭都比較小。電解電容是有極性電容，包括鋁電解電容、鉭電解電容（坦電容）等。一般而言，陶瓷電容的容值都比較小，而電解電容的容值更大。另外，鋁電解電容的個(gè)頭一般很大，且是直插式封裝；而坦電容個(gè)頭較小，貼片封裝。 原理圖中，有些電容旁邊帶有+號(hào)，這就代表了有極性電容。

（3）電感常用的是貼片疊層電感和貼片功率電感。貼片疊層電感體積很小，而貼片功率電感體積稍大，更適合大電流、高感值的場(chǎng)合。

（4）磁珠實(shí)際上是單匝的線圈，也可以說(shuō)是單匝電感，其電感量很小。專用于抑制信號(hào)線、電源線上的高頻噪聲和尖峰干擾。

（5）二極管比較常用的是LED燈二極管、肖特基二極管。

（6）三極管常用的有三極管和場(chǎng)效應(yīng)管（MOS管）。三極管是電流控制元件，分為PNP和NPN兩類，三極分別為基極、發(fā)射極、集電極。MOS管是電壓控制元件，分為P溝道和N溝道兩類，另一種分法是增強(qiáng)型和絕柵型，三極分別為柵極、源極、漏極。

1.3.3 數(shù)字0402、0603到底代表什么？

這些數(shù)字指的是電阻、電容、電感等貼片元件的封裝大小。
下圖中包含了這些封裝與尺寸的關(guān)系：

1.3.4 電源設(shè)計(jì)是什么？

這里說(shuō)的電源，指的就是給PCB板供電的電源。實(shí)際應(yīng)用中常會(huì)遇到這種情況。我們用電池給PCB板供電，電池電壓可能是3.7V、7.4V或者是12V的。然而，板上的元器件需要的供電電壓，可能與外部電源電壓不符。比如，單片機(jī)往往需要3.3V供電，一些超聲波傳感器需要5V供電，有些電機(jī)還需要12V供電。這樣就要求我們，通過(guò)設(shè)計(jì)升壓、降壓或者升降壓電路，變換外部電源輸入從而滿足所有元器件的要求。這也就是這里所說(shuō)的——電源設(shè)計(jì)。

通常PCB設(shè)計(jì)中使用的電源有兩類：開(kāi)關(guān)電源和線性電源。（這里主要說(shuō)直流電源）

開(kāi)關(guān)電源，優(yōu)勢(shì)在于效率高。但是其有紋波，外圍電路復(fù)雜，體積大，設(shè)計(jì)比較困難。通常包括有，升壓（Boost）、降壓（Buck）、升降壓（Buck-Boost）和反相等電路。

線性電源，優(yōu)勢(shì)在于外圍電路簡(jiǎn)單，體積小，紋波很小。但是效率低、發(fā)熱嚴(yán)重。一般而言，線性電源只能做降壓，而不能升壓，降壓的那一部分全都化作發(fā)熱耗散掉了，所以效率低。另外，還有一類線性電源叫做LDO（低壓差線性穩(wěn)壓器），它的特點(diǎn)是可以在降壓壓差很低的情況下使用。

這一塊對(duì)于初學(xué)者來(lái)說(shuō)可能算是比較復(fù)雜的部分了。如果要從頭設(shè)計(jì)一個(gè)開(kāi)關(guān)電源，那是非常復(fù)雜的，需要把電源芯片的文檔看得很熟，然后按照其計(jì)算方法，把用到的電阻阻值、電感感值、電容容值都計(jì)算出來(lái)。但是好在，開(kāi)關(guān)電源文檔上都會(huì)有典型應(yīng)用，我們初學(xué)者需求應(yīng)該都比較簡(jiǎn)單，文檔上大概率會(huì)有對(duì)應(yīng)的典型應(yīng)用的！

2 設(shè)計(jì)過(guò)程

掌握了以上的基本知識(shí)，并且已經(jīng)把推薦視頻看過(guò)以后，大家就可以開(kāi)始正式進(jìn)入PCB的設(shè)計(jì)過(guò)程了。總體上，PCB設(shè)計(jì)可以分為兩個(gè)部分，一是繪制原理圖，二是PCB布線。

2.1 繪制原理圖

2.1.1 制作元件庫(kù)和封裝庫(kù)

這是繪制原理圖的前期準(zhǔn)備。這一步的重點(diǎn)是，我們需要初步確定會(huì)用到的元器件，并且去淘寶上搜索這些元器件對(duì)應(yīng)的封裝與尺寸。一定要按搜到的尺寸繪制封裝庫(kù)，否則就算你畫(huà)出板子來(lái)，也可能買(mǎi)不到合適大小的元器件。

當(dāng)然，能找到現(xiàn)成可用的庫(kù)是最好的，就不用自己畫(huà)了。大家可以去下載嘉立創(chuàng)的庫(kù)，里面元件還是挺全的。

另外，建議大家把元件的3D模型加上，這樣切換3D視圖就可以看到板子做好以后的全貌了?。?！

2.1.2 畫(huà)電路原理圖

對(duì)于初學(xué)者而言，這一步的關(guān)鍵在于善于借鑒?。?！

這里分享我的一個(gè)小方法：

想要實(shí)現(xiàn)什么功能，可以先到淘寶上搜這個(gè)功能對(duì)應(yīng)的模塊，然后看看能不能下載到它的資料，或者搞清楚它用的芯片，然后參考芯片的技術(shù)文檔。最后，把模塊資料里或是技術(shù)文檔里的應(yīng)用電路圖搬過(guò)來(lái)就OK了。

另外，CSDN上也有挺多資源的，可以在這上面下載。

最后，大家在搜索資源的時(shí)候請(qǐng)用Google吧，百度能搜到的東西實(shí)在太少了。。。

2.2 PCB布線

2.2.0 規(guī)則設(shè)置

這部分內(nèi)容比較多，但最重要的是“導(dǎo)線寬度與安全間距”，這個(gè)設(shè)置好應(yīng)該就沒(méi)有太大問(wèn)題。

2.2.1 元件布局

• 同一功能模塊布局要盡量緊湊

• 有些特殊的元器件，布局前最好參考其技術(shù)手冊(cè)，使用其推薦的PCB布局方式（比如某些電源芯片或傳感器芯片，這樣可以提高應(yīng)用性能）

• 發(fā)熱大、電流大的元件要遠(yuǎn)離單片機(jī)

• 絲印不要遮擋焊盤(pán)，另外絲印的作用主要是方便后期焊接找準(zhǔn)元器件位置，所以要盡可能保持絲印清晰可見(jiàn)

2.2.2 布信號(hào)線

一般原則：

• 信號(hào)線寬10~15mil。一般是11mil。

• 不能走銳角線，直角線也盡量不要。

• 對(duì)于細(xì)引腳來(lái)說(shuō)，使用的線徑最好在不超過(guò)引腳寬度的情況下盡可能寬。

• 過(guò)孔孔徑一般可選12，24

• 雙面板的兩面導(dǎo)線盡量避免平行走線

• 信號(hào)線不要形成環(huán)路，如果必須有環(huán)路，那么越小越好

STM32：

• 晶振要盡可能離單片機(jī)近，盡可能保持接晶振的線等長(zhǎng)平行

• 晶振下面不要過(guò)信號(hào)線

• 要接濾波電容。有幾個(gè)VCC和GND就要接幾個(gè)濾波電容，濾波電容盡量離單片機(jī)近

• 芯片下方可以走信號(hào)線，不用太擔(dān)心

2.2.3 布電源線

• 電源線寬30~50mil（單片機(jī)等電流很小的器件的電源線可以細(xì)一點(diǎn)，16mil的線能過(guò)0.9A電流，單片機(jī)需要的不會(huì)超過(guò)0.2A）

• 過(guò)孔也要相應(yīng)變大，可選25，50

2.2.4 布地線

• 地線不一定要全部布通，可以最后通過(guò)覆銅來(lái)把所有地導(dǎo)通

2.2.5 滴淚

2.2.6 覆銅

2.2.7 檢查

3 實(shí)際制作

3.1 PCB板制作

嘉立創(chuàng)就可以制作PCB板，價(jià)格很實(shí)惠。但是，這只是單純的板子，沒(méi)有焊接任何元件。

3.2 PCB板元件焊接

大家可以自己上淘寶買(mǎi)回來(lái)所有元器件的原料，自己手工焊板子。當(dāng)然，淘寶上有很多PCB代焊的店家，他們可以提供包工包料的服務(wù)，只不過(guò)價(jià)格可能會(huì)稍貴一些。

4 最終測(cè)試

這一步，只能默默禱告千萬(wàn)不要出什么問(wèn)題了。不然這當(dāng)中的問(wèn)題排查就比較復(fù)雜了，暫時(shí)不在這篇文章里細(xì)說(shuō)啦。

結(jié)束語(yǔ)

希望這篇文章對(duì)初學(xué)者有些幫助。祝大家制作板子順利，早日成為硬件大師！