**这是本文档旧的修订版！**

第五章：PCB设计流程 - 从需求到可生产

设计流程本质上是一个将概念变成实际的、能够工作的系统的过程

最终的目标是一个PCB板

产品设计流程 - 规范化、时间节点

头脑风暴

  • 目标：越多的主意/方案越好
  • 最好多人参与讨论，集思广益
  • 根据需求，但不要受约束或正式需求的限制

评估

  • 目标：选出最佳的方案
  • 用“需求”和“限制”来进行评估
    • 满足项目的需求：
    • 功能
    • 性能
    • 可用性
    • 可靠性
    • 可维护性
    • 预算
  • 同时考虑到：
  • 上市时间
  • 性价比 - 开发成本/单价
  • 熟悉程度
  • 备用方案

电路测试评估

  • 面包板
  • 开发板
  • 仿真工具

方案设计

  • 将“概念”转变成“框图”
  • 将“框图”转变成“元器件”
  • Top-down：
    • 从高层次开始设计，逐级分解
    • 明确定义子系统的功能
    • 明确定义子系统的接口
  • Bottom-up：
    • 从模块开始进行逐级集成
    • 在模块之间添加“glue logic”进行连接
  • 组合：
    • 适用于子系统风险较高的复杂设计
  • 需要做很多重要的决定：
    • 模拟还是数字？
    • 3.3V还是5V？
    • 单芯片还是分立器件组合？
  • 需要做很多折衷：
    • 高分辨率还是低功耗？
    • 同样的供电系统 - 是较高的数率还是较长的传输距离？
  • 一个改变有可能会影响到整个系统的改变
    • 尽可能避免这种设计
    • 在复杂的、高度优化的系统中很难

从原理图到生产文件输出

  • 原理图绘制就是将框图转化成详细的设计，是一个逻辑设计的过程
    • 画原理图1 - 创建一个新的原理图
    • 画原理图2 - 添加一个器件
    • 画原理图3 - 通过连线（Track又叫Trace）将器件的管脚连接
  • 布局布线就是将原理图（通过网表）转换成适合生产加工的一系列Gerber和钻孔文件的过程
    • 输入: 原理图 (或网表)
    • 使用: 器件库
    • 输出
      • Gerbers 光绘文件 (top, bottom, middle layers)
      • Copper
      • Soldermask
      • Silkscreen
      • NC打孔文件
      • 孔径大小
      • X-Y位置
      • 生产图
      • 器件名字和位置
      • Pick & place文件
    • 要做的事情
      • 创建器件
      • 设定板子的外形尺寸
      • 布图规划
      • 选择层数并定义各层的功能
      • 放置器件（调用库）
      • 手工布线(地/电源, RF信号等)
      • 自动布线 (非关键的信号)
      • 设计规则检查 (DRC)
  • 在约束条件下的布局和布线
    • “约束”会影响到板子的大小、元器件的放置位置、电路板层数的选择等
    • 在布局的时候需要先根据“约束条件”设定“规则”来限定板子的布局和布线
      • 同其它板卡或系统连接的要求 - 板卡尺寸、定位孔、接插件位置
      • 制板厂的加工工艺要求 - 线宽、间距、过孔孔径等
      • 成本要求
      • 关键元器件的空间要求， 比如温度传感器附近不能有功率器件（发热）
      • 标准规范 - 无线通信、EMC等
    • 关键元器件的布局
  • 参考阅读
    • Altium PCB设计指南 - 附件下载
    • Eagle PCB设计指南 - 附件下载
    • PADS PCB设计指南 - 附件下载
    • PCB设计服务流程 - 附件下载
    • PCB产品设计流程 - 附件下载