PCB原理图与PCB设计
2021-04-06


在谈到印制电路板时,新手经常将“ PCB原理图”和“ PCB设计文件”搞混,但实际上它们是指不同的事物。理解它们之间的差异是成功制造PCB的关键,因此为了让初学者更好的做到这一点,本文将分解PCB原理图和PCB设计之间的关键差异。

图源:hippopx

什么是PCB

在进入原理图和设计之间的差异之前,需要了解的是,什么是PCB?

在电子设备内部基本都有印制电路板,也称为印刷线路板。这种由贵金属制成的绿色电路板连接了设备的所有电气组件,并使其能够正常运行。没有PCB,电子设备将无法工作。


 PCB原理图与PCB设计 

PCB原理图是一个简单的二维电路设计,显示了不同组件之间的功能和连接性。而PCB设计是三维布局,在保证电路正常工作后标示组件的位置。


因此,PCB原理图是设计印刷电路板的第一部分。这是一种图形表示形式,无论是书面形式还是数据形式,均使用商定的符号来描述电路连接。它还提示将要使用的组件以及它们的连接方式。


顾名思义,PCB原理图是一个计划,是一个蓝图。它说明的并不是组件将专门放置在何处。而是,该原理图列出了PCB将如何最终实现连通性,并构成了规划过程的关键部分。


蓝图完成后,接下来便是PCB设计。设计是PCB原理图的布局或物理表示,包括铜走线和孔的布局。PCB设计显示了上述组件的位置,以及它们与铜的连接。


PCB设计是与性能有关的阶段。工程师在PCB设计的基础上构建了真正的组件,从而使他们能够测试设备是否正常工作。前面我们提到,任何人都应该能够理解PCB原理图,但是通过看一下原型并不能很容易地理解其功能。


这两个阶段均已完成,并且您对PCB的性能感到满意之后,需要通过制造商将其实现。


PCB原理图元素

大致了解了两者之间的区别后,那么让我们仔细看一下PCB原理图的要素。正如我们提到的,所有连接都是可见的,但是需要牢记一些注意事项:

  • 为了能够清楚地看到连接,它们没有按比例创建;在PCB设计上,它们可能彼此非常接近

  • 有些连接可能会相互交叉,这在实际上是不可能的

  • 有些连接可能在布局的相对侧,带有标记表明它们已链接

  • 此PCB“蓝图”可以用一页,两页甚至几页来描绘出设计中需要包括的所有内容


最后要注意的一点是,可以按功能对更复杂的原理图进行分组,以提高可读性。以这种方式安排连接在下一阶段不会发生,原理图通常与3D模型的最终设计不符。

图源:pixabay


PCB设计元素

现在是时候更深入地研究PCB设计文件的元素了。在这一阶段,我们从书面蓝图过渡到使用层压板或陶瓷材料构造的物理表示形式。当需要特别紧凑的空间时,一些更复杂的应用需要使用柔性PCB。


PCB设计文件的内容遵循原理图流程所制定的蓝图,但是,正如之前提到的,两者在外观上非常不同。我们已经讨论过PCB原理图,但是在设计文件中可以观察到哪些差异?

当我们谈论PCB设计文件时,我们所谈论的是一个3D模型,其中包括印制电路板和设计文件。它们可以是单层或多层,尽管最常见的是两层。我们可以观察到PCB原理图和PCB设计文件之间的一些差异:  

  • 所有组件的尺寸均正确且位置正确

  • 如果不应连接两个点,则必须绕行或换到另一个PCB层,以避免在同一层上彼此交叉


此外,正如我们简短地谈到的那样,PCB设计更关注实际性能,因为这在某种程度上是最终产品的验证阶段。在这一点上,设计必须实际工作的实用性开始发挥作用,并且必须考虑印制电路板的物理要求。其中一些包括:

  • 组件的间距如何允许足够的热量分布

  • 边缘有连接器

  • 关于电流和热量问题,各种迹线必须有多厚


由于物理限制和要求意味着PCB设计文件通常看起来与原理图上的设计大不相同,因此设计文件包括丝网印刷层。该丝印层指示字母,数字和符号,以帮助工程师组装和使用该板。


要求在将所有组件组装到印刷电路板上后,能按计划工作。如果不能,则需要重新绘制。


图源:pixabay


 结论 

尽管PCB原理图和PCB设计文件经常会搞混,但实际上制作PCB原理图与PCB设计在创建印刷电路板时是指两个独立的过程。必须先创建可绘制工艺流程的PCB原理图,然后才能进行PCB设计,而PCB设计则是决定PCB性能与完整性的重要组成部分。

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