应用嵌入式电子学

第 11 章 原理图到 PCB 原理图到印刷电路板

本作品已使用人工智能进行翻译。欢迎您提供反馈和意见：[e-mail]

前几章讨论了系统的各个部分，现在讨论的是如何将这些部分组织成一个易于理解和记录的原理图。接下来，将研究印刷电路板（PCB）的设计，以及在商业上制作装有元件的 PCB 所需的条件。

PCB 设计流程首先是选择元件和定义原理图。然后可以创建详细的物料清单（BOM）。所选元件需要合适的连接基底面，以便安装到 PCB 上。这些连接基底面可以从现有的供应商库中提取，对于不太常见的器件，则可以从头开始设计。

根据印刷电路板的尺寸和电路复杂程度，可以定义一组合适的印刷电路板层（又称层堆叠）。此外，还探讨了优化元件放置和连接的策略，以及印刷电路板所需的许多 "特别注意 "事项。其中包括传输线设计、开尔文感应连接、低阻抗电源去耦、电磁干扰（EMI）和静电放电（ESD）问题、专用通孔、热释放方法等。

印刷电路板的设计、制造和元件组装并不遵循一套固定的规则。每个合同印刷电路板制造商 (CPM) 的能力略有不同，可以提供适合其能力的规则。因此，需要经常参考 CPM 提供的信息。每个 CPM 通常都会发布设计规则集和能力表。

对 PCB 设计工具（又称 EDA 或 CAD）进行了一般性讨论，以便更好地理解设计规则检查 (DRC)、布局与原理图 (LVS) 验证以及创建所需的制造和装配数据文件。不讨论特定供应商的 EDA 工具。

表面贴装元件是这里的重点，设计人员应尽量减少通孔元件的使用。这样可以实现自动化装配，降低制造成本，减少电磁干扰，提高高频性能。许多 CPM 都能使用自动装配对 PCB 进行元件装载（又称 "填充"），即使是小批量（5-10 个）也不例外，因此即使是小批量原型也无需手工装配。

PCB 术语

了解一些常用的术语非常有用。下面是一些简单的定义，更多细节将在接下来的章节中介绍：

物料清单 (BOM)

用于制作 PCB 的所有元件的详细明细表。

裸板

指没有电子元件的PCB。

铜重

指金属层中使用的铜的厚度。

受控阻抗连接

连接，使用传输线方法优化高频信号的互连。

切口

开孔在印刷电路板上开孔，用于安装或绕过障碍物安装印刷电路板（图 11-1）。

爬坡

两点之间的距离，沿着 PCB 上的最短路径（图 11-1）。

清除

PCB 上两点之间的最短距离（图 11-1）。

设计规则检查 (DRC)

自动布局检查是否符合尺寸、间距等物理设计规则。

EIA（电子工业联盟）

负责电子元件标准的贸易组织。EIA 已并入 ECIA（电子元件行业协会）；见https://www.ecianow.org。

EDA（电子设计自动化）或 CAD（计算机辅助设计）

软件 用于原理图捕捉、电路仿真、印刷电路板设计、设计互连验证、物理设计规则验证以及创建用于制造/组装印刷电路板的输出文件的工具。

足迹

铜 印刷电路板上用于安装电子元件的图案（图 11-2），在某些 EDA 工具中也称为贴花或焊盘图案。

IPC

行业联盟，最初称为印制电路协会，负责制定印刷电路板标准和要求。更多信息，请参见https://www.ipc.org/。

格柏文件

数字文件格式，通常用于传输 PCB 设计信息。有时也称为 PCB 制造文件集。

垫子

连接一个元件引脚和 PCB 的奇异铜区（又称焊盘）；见图 11-2。

间距

集成电路 (IC) 上相邻引脚之间的间距（中心到中心）；见图 11-2。

布局与原理图（LVS，又称布局与网表）

对 PCB ...