**这是本文档旧的修订版!**
第六章:PCB设计工具的选择 - 从原理图到Gerber文件
记住:任何一个工具都大同小异,基本原理、流程和技能是一致的
选用原则
- 功能和成本之间进行取舍
- 直观、好用、资料丰富、用户群大
- 比较成熟,风险较低,制板长广泛接受
- 库比较丰富且稳定,可以方便用于多个项目
- 器件管理功能 - 降低元器件管理和采购的成本,养成好的习惯
- 初始使用可以选择 - 有免费版本、全功能试用期、有限制功能免费版
工具
Altium Designer
OrCAD
- 名字来源于Oregon + CAD
- 集成了仿真(PSpice)和分析工具、CIS(元器件信息系统)
- 可以输出HDL格式的Netlist
- 支持脚本、支持MarketPlace
- 有免费试用版
PADS
- Mentor Graphic公司产品
- 包括PCB Logic、PCB Layout(PowerPCB)、PCB Route
- PowerPCB可以对接OrCAD、CAD350、AutoDesk、ProE
- 规则驱动下的强大的交互式布局布线功能
- DRC/DFT/DFM校验与分析
- 被很多企业定位为高端CAD软件
- 破解版比较多
Eagle - Easily Applicable Graphical Layout Editor
- 原来德国公司CadSoft,一度卖给Element14,现属于AutoDesk
- 功能强大、灵活、支持多种操作系统(Windows/Linux/Mac)
- 库丰富,被知名的开源硬件提供商Sparkfun、Adafruit、Arduino等采用
- 收费模式:按月、按照复杂程度
KiCad
KiCad是一种免费、开源的PCB设计工具,它提供了几乎满足任何项目所需的功能。它最初由法国人Jean-Pierre Charras开发,此工具提供了一个用于原理图输入和PCB布局布线的集成化开发环境,在这个工具中还有用于产生BOM、Gerber文件、对PCB及其上元器件进行3D查看的功能。2013年CERN(欧洲核子研究组织)的BE-CO-HT部门开始贡献一些资源支持其成为开源硬件领域与商用的EDA工具相当的工具软件。
KiCad(官网KiCad-pcb.org,非商业运营的团体的网站用org的比较多)于2015年12月发布了4.0.0版本,是第一个拥有很多由CERN开发者开发的高级工具的版本,CERN也希望通过捐款的方式支持更多的开发者完善这个软件,最新可以稳定使用的版本是5.0.1。
- KiCad是一种全功能的PCB设计工具
- 免费、开源,非常适合中小企业尤其是初学者
- 支持多平台,可在Windows、Mac OS和Linux上运行
- 应用套件包括:原理图绘制Eeschema、PCB布局布线Pcbnew、Gerber文件查看、3D实体模型查看等等
- Python脚本支持电路板和封装库自动化
- 有大量符号、封装和3D模型库可供下载
- 应用和文档已翻译成多种语言
下面的图就是从其官网首页上截取的关于其三大重点功能的介绍 - 原理图绘制、PCB布局布线、3D查看。
KiCad工具套装包括5个重要的部分:
- KiCad – 工程管理.
- Eeschema – 原理图绘制编辑器.
- Pcbnew – PCB布局布线,它包含了3D查看的功能.
- GerbView – 查看Gerber文件.
- Bitmap2Component – 将图像文件转变成PCB的封装库。
打开KiCad工程管理文件,可以看到下面的菜单,包含了主要的几个功能 - 原理图/原理图库、PCB布局布线/PCB库制作、Gerber查看、图片转换、计算器、以及页面设置功能
KiCad的相关资源网址
##### KiCad的下载、安装 KiCad软件目前比较成熟的版本是5.0.1,可以从下面的URL链接地址进行下载安装:
库资源及库文件的下载
元器件的库非常重要,创建一个新的元器件的库费时费力,而且容易出错,因此如果有可信的现成的元器件库,对于工程师来讲会是很大的帮助,我们收集整理了几个可以下载库的网站,用户可以放心从这些地方下载。这些库一般都包含了原理图符号库、PCB封装库以及3D模型库三个部分。对于不同的操作系统,库的安装和配置方式可能不同,用户可以阅读KiCad提供的使用说明。这些网站会不断更新他们的库,不断添加原厂新推出来的器件。
很多器件的库文件(原理图符号、封装、3D模型)都可以从UltraLibrarian网站以及SnapEDA网站上找到并可以下载,利用好这些网站创建的成熟的库文件,可以节省自己创建库的时间,并保证了正确性。
全球知名的元器件现货分销商Digikey强力支持KiCad,在其官网上提供了很多元器件的KiCad库文件供大家下载,如下是其网站的介绍:
- 超过一千个有用的零件,并提供相关封装
- 完全由 Digi-Key AE 构建
- 手工专门构建并通过同行测试,在这里没有自动化
- 与 KiCad 库一样的开源许可
- 创建时带有所有参数和订购信息
在Digikey的中文官网上有Digikey针对KiCad的资源,可以点击Digikey针对KiCad的库文件进行下载
中文教程
微信公众号的文章
来自公众号“硬件设计技能”,作者苏老师
来自公众号“KiCad交流学习”,作者刘广
英文版教程
- 在ubuntu上运行KiCad,此文来自于Allaboutcircuits网站,适应于KiCad的中级用户参考。
在线设计工具
- PCBWeb
- 支持多页原理图以及多层布线
- 集成了Digikey的器件信息以及bom管理功能
- SnapEDA
参考阅读
- 46款用于PCB设计的工具软件:https://www.pannam.com/blog/best-pcb-design-software-tools/
- 维基百科上EDA工具的详细比较:https://en.wikipedia.org/wiki/Comparison_of_EDA_software
- 主流的PCB设计工具
- Altium Designer:在中国最流行的PCB设计工具,资源非常丰富,已经到了AD19版本,提供一个月的免费全功能试用,目前只有Windows版本,最近几年该公司加大盗版打击力度,很多小企业不得不寻找替代的方案。
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- 官方提供的库文件和设计资源下载:https://designcontent.live.altium.com
- 本地资源 - 电路城提供了很多网友上传的库文件:https://www.cirmall.com/circuits/categorygroup/EDA库与代码
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- Cadence
- OrCad:历史很悠久的经典PCB设计工具,可有全功能的免费版本做体验,都是Cadence旗下的工具,应该跟PSpice能够高度整合,也跟Allegro进行了深度整合。
- 官方网站:www.orcad.com
- 免费体验下载链接:https://www.orcad.com/free-trial
- 跟Arrow的融合 - 免费的基于云服务的CAD设计工具:https://orcad.arrow.com
- Allegro:经典的PCB布局布线工具,与OrCad深度融合
- Mentor(已经被西门子收购)
- PADS - 在中国的企业用户很多,属于非常专业的PCB设计工具
- 官方网站:https://www.pads.com
- Boardstation、Xpedition、ViewDraw也都是Mentor旗下的PCB设计工具,考虑到在中国的用户相对少,在此不在赘述。
- KiCad - 免费、开源、全功能、支持Windows、Mac OS、Linux多平台,推荐给中国被AD打盗版的广大工程师客户和初学者使用。
- 官方网站:www.kicad-pcb.org
- 官方原理图符号库:https://kicad.github.io/symbols
- 官方PCB封装库:https://kicad.github.io/footprints
- 官方的3D模型库:https://kicad.github.io/packages3d
- 中文版 - 如何使用KiCad的说明:http://www.stepfpga.com/doc/kicad
- Digikey元器件库:https://github.com/digikey/digikey-kicad-library
- Sparkfun的元器件库:https://github.com/sparkfun/SparkFun-KiCad-Libraries
- Eagle,目前是大名鼎鼎的Autodesk旗下的PCB设计工具,支持多种OS平台,按月收费,免费版本限制了电路图只能两个页面,PCB只能两层而且尺寸最大为80平方厘米,高校的用户可以免费使用全功能的版本,其实全功能的付费使用也不贵。
- Seeedstudio的库:https://github.com/Seeed-Studio/OPL_Eagle_Library
- DesignSpark PCB - 全球著名的现货分销商RS Components(在中国叫欧时)旗下的设计工具软件,免费,支持3D模型,目前只有Windows版本。
- 本地资源 - 元器件库、3D模型库、参考设计:https://www.rs-online.com/designspark/pcb-part-library-cn
- Quadcept - 这是一家日本的公司,跟Digikey、Mouser、Chip1stop等分销商深度合作,同时提供基于云服务的工具,按照月或年来付费,分为Circuit designer和PCB designer两个部分
- Zuken
- CADSTAR - 免费版本具有全功能,但限制了元器件数量(50个)、管脚数量(300个),免费版本基本上做不了啥,只能体验一下其功能
- CR-5000/CR-8000,号称高级的3D PCB设计工具
- 在线EDA工具:
- Scheme-it,免费在线原理图绘制工具:https://www.digikey.com/schemeit/project/
- 同Arrow合作的基于云服务的OrCad版本,但网速好像比较慢:https://orcad.arrow.com
- 元器件库资源
- 库的构成
- 原理图符号Symbol,用于原理图设计
- PCB footprint,用于PCB的布局布线种
- 器件信息,用于对器件的名称、重要参数的描述
- 3D模型,在PCB设计中用于查看其空间的位置
- IBIS模型,模拟器件的接口管脚的参数信息
- 库资源提供商
- Ultralibrarian - 比较有名的做库的平台,同TI、ADI、TE等都有合作,将行业主流的元器件都做了各种CAD工具格式的库,注册账号后可以免费下载:www.ultralibrarian.com
- SnapEDA:www.snapeda.com
- SamacSys - 英国的一家做元器件库的网上平台,提供了1500万元器件的库文件:https://www.samacsys.com
- 电路城(Cirmall)网友上传分享的库文件:https://www.cirmall.com/circuits/categorygroup/EDA库与代码