PCB布局基礎(chǔ)第1部分：如何放置組件

因此，您可以在紙上將該電路作為原理圖設(shè)計(jì)在Autodesk EAGLE上獲得，但是現(xiàn)在面臨著真正的挑戰(zhàn)。您如何將所有電子理論轉(zhuǎn)化為實(shí)際的物理設(shè)計(jì)？如今，工程師已經(jīng)完成了從原理圖到PCB布局的所有工作，并且無需其他人來完成它，這一切都與您有關(guān)。盡管這可能給您帶來一系列新的挑戰(zhàn)，但PCB布局可能是PCB設(shè)計(jì)中最令人興奮和最有意義的部分之一。這就像是一個(gè)巨大的謎題，正等著用一些原創(chuàng)的思維和創(chuàng)造力來解決。您從哪里開始？您需要首先放置所有組件。

　　事前須知
　　將原理圖轉(zhuǎn)換為物理電路板布局時(shí)，您需要注意一些事情，包括：
　　PCB布局是一門藝術(shù)
　　許多工程師將PCB布局過程視為一種藝術(shù)形式。如果將原理圖提供給一百個(gè)不同的工程師，那么很可能您會獲得一百個(gè)不同的電路板布局，并具有其獨(dú)特的特性。與原理圖設(shè)計(jì)完全基于數(shù)學(xué)的確定性不同，您的PCB布局更靈活，更靈活。

　　人們僅需一些痕跡和過孔就可以變得非常有創(chuàng)意

　　因此，在進(jìn)行PCB布局時(shí)必須記住一件事–沒有正確或錯(cuò)誤的方法。您如何選擇放置組件和完成布線的方式都是設(shè)計(jì)觀點(diǎn)的唯一代表。對于某些人來說，起初可能有點(diǎn)不知所措，這就是為什么我們在此博客中堅(jiān)持采用非常簡單的設(shè)計(jì)。我們只有少量的組件可以放置，因此您可以花些時(shí)間放置，更換并可能需要重新做一遍。
　　只要對整個(gè)過程感到滿意。
　　您需要考慮制造
　　最終，您可能會設(shè)計(jì)PCB，以便由制造商實(shí)際制造。因此，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，您需要牢記一些注意事項(xiàng)。首先是組件方向。每當(dāng)您在板上放置想法相同的組件（例如一組電阻器或LED）時(shí)，都需要確保它們始終朝向相同的方向。為什么？這將使您的電路板更容易由制造商安裝，測試和檢查。
　　要考慮的第二點(diǎn)是如何將組件相互放置在一起。當(dāng)您完成的電路板移交給制造商時(shí)，他們將把它通過焊爐發(fā)送，以將所有零件連接到您的裸電路板上。如果您有較高的組件而阻塞了較小的組件，則很可能會收到焊點(diǎn)連接不良的電路板。放置組件時(shí)，不僅要注意它們在二維空間中的大小，還要注意它們的高度和寬度。有關(guān)零件放置技巧的完整列表。

　　確保將較小的組件放在較大的組件之前，以確?？煽康暮附舆^程

　　考慮您的路由
　　毋庸置疑，許多初學(xué)者的設(shè)計(jì)者犯了一個(gè)錯(cuò)誤，即在開始布局時(shí)，它們的組件在第一個(gè)布局上的間距太小，以至于空間不足。這種情況最常見于集成電路，該集成電路具有許多需要在整個(gè)板上連接的引腳。如果您沒有給這一組件足夠的空間來呼吸，那么您可能會用完空間，必須從頭開始重新布局。放置組件時(shí)，請始終考慮如何布置它們，并在零件之間留出足夠的空間以簡化該過程。
　　定義您的流程
　　盡管您的元件放置和布線過程充滿了無限的創(chuàng)造機(jī)會，但我們認(rèn)為從結(jié)構(gòu)化過程入手是一件好事。這并不是要扼殺您的創(chuàng)造力，而只是提供一個(gè)可以發(fā)展您的創(chuàng)造力的基礎(chǔ)。一旦知道了墻的限制和行進(jìn)路線，您就可以自由設(shè)計(jì)。我們將用來完成組件放置過程的過程包括：
　　第1步–您首先要獲取之前完成的原理圖，然后將其轉(zhuǎn)換為新的PCB布局
　　第2步–然后，您將放置并旋轉(zhuǎn)所有組件，以最大程度地減少導(dǎo)線的長度和交叉（稍后會詳細(xì)介紹）。
　　步驟3–您將通過調(diào)整電路板布局的尺寸來完成布局過程，以準(zhǔn)備進(jìn)行布線。
　　這就是您開始需要了解的所有細(xì)節(jié)。讓我們跳入一些實(shí)用的PCB布局策略。
　　步驟1–將原理圖轉(zhuǎn)換為電路板布局
　　如果您一直遵循Schematic Basics系列，那么您應(yīng)該擁有一個(gè)完整的原理圖，如下所示。

　　我們將使用完整的LED閃光器原理圖，將其轉(zhuǎn)換為PCB布局

　　但是，如果這是您第一次來，那么請務(wù)必通讀Schematic Basics的第1部分，第2部分和第3部分，以使自己入門。要將原理圖轉(zhuǎn)換為PCB布局，請執(zhí)行以下操作：
　　從Autodesk EAGLE控制面板打開原理圖項(xiàng)目。
　　在界面頂部，選擇SCH/BRD sch-brd-icon圖標(biāo)。這將開始基于原理圖中的組件和布線生成PCB布局的過程。
　　選擇是，如果你得到一個(gè)警告對話框，說，.brd文件不存在，你想從你的原理圖創(chuàng)建。
　　而已！現(xiàn)在，您應(yīng)該打開第二個(gè)Autodesk EAGLE窗口，該窗口類似于下面的窗口。

　　當(dāng)您將原理圖轉(zhuǎn)換為PCB布局文件時(shí)，您將獲得一個(gè)類似于以下的新窗口。

　　這是您空白的PCB布局畫布，您將在其中開始PCB設(shè)計(jì)之旅。如果這對您來說是全新的，那么讓我們花點(diǎn)時(shí)間討論一下您看到的內(nèi)容。以下是一些要注意的事項(xiàng)：
　　您看到的白色正方形輪廓代表電路板布局的物理尺寸。這是您將放置所有組件的區(qū)域。
　　當(dāng)前，所有組件都位于此正方形輪廓之外。布局過程的下一個(gè)階段是將每個(gè)零件都移到該區(qū)域。

　　您還將注意到在組件之間連接的許多線。這些稱為電線。您可能還會聽到它被稱為最討厭的東西。這些空中線可幫助您了解組件的連接性。
　　現(xiàn)在，讓我們開始在電路板上移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)零件。
　　第2步–放置和旋轉(zhuǎn)組件
　　好的，這是我們需要開始保持敏捷的方向的地方。您已經(jīng)有了空白的電路板布局，而如何選擇放置元件最終取決于您自己。在典型的PCB組件放置過程中，大多數(shù)工程師將首先放置其所有邊緣組件，例如USB端口，電源插孔，接頭連接器等。這些部件固定在原處，并由電路板的機(jī)械外殼決定將被放置在里面。
　　在邊緣組件之后，工程師通常會著手放置最大的組件。諸如帶有大量引腳的集成電路之類的東西將對需要在其周圍放置哪些組件產(chǎn)生巨大影響。我們的示例設(shè)計(jì)恰好包含一個(gè)IC，因此您可以將這個(gè)大零件用作放置的第一個(gè)零件。這是如何做：
　　選擇界面左側(cè)的“移動(dòng)”移動(dòng)圖標(biāo)工具。
　　左鍵單擊IC1組件的中間并將其拖動(dòng)到電路板輪廓的內(nèi)部。您會注意到所有導(dǎo)線都隨零件一起移動(dòng)。
　　現(xiàn)在，右鍵單擊，旋轉(zhuǎn)所需的零件。每轉(zhuǎn)一圈將旋轉(zhuǎn)90度。

　　最后，繼續(xù)并在要放置IC的位置單擊鼠標(biāo)左鍵。

　　我們已經(jīng)將IC放置在電路板的左下角，準(zhǔn)備進(jìn)行更多操作

　　現(xiàn)在，您已在布局中放置了最大的部分，這在放置所有其他組件時(shí)將大有幫助。其余的放置過程完全由您決定！仍然不確定從哪里開始？這里有一些要記住的技巧：

　　保持您的連接盡可能短
　　您的目標(biāo)是將所有零件的放置方式最小化，以最大程度地縮短組件之間的航空線連接的長度和交叉點(diǎn)。將兼容的零件放在一起，并始終記住您可以在多層上布線，因此，某些交叉的導(dǎo)線不會破壞您的設(shè)計(jì)。

　　不斷調(diào)整您的電線

　　當(dāng)您繼續(xù)調(diào)整零件的位置時(shí)，可能需要重新計(jì)算您的導(dǎo)線。每當(dāng)您放置新零件或旋轉(zhuǎn)現(xiàn)有零件時(shí)，請確保選擇界面左側(cè)的Ratsnest拉斯特內(nèi)斯特工具以重畫所有導(dǎo)線。該工具將為您提供有關(guān)放置決策如何影響空中電纜連接的實(shí)時(shí)更新。

　　避免零件重疊
　　所有這些綠色圓圈和白色輪廓是您每個(gè)零件的物理包裝的一部分，并且它們需要一定的組裝空間。如果最終使那些綠色的圓圈重疊，而這些綠色的圓圈將在物理板上裸露在銅板上，那么您將得到不愉快的短路。確保始終在組件之間留出空間。

　　玩得開心！
　　組件放置過程只是一個(gè)難題，正等待您的創(chuàng)造性工作加以解決。請記住，沒有正確或錯(cuò)誤的方式放置零件，只是可以發(fā)現(xiàn)各種不同的優(yōu)化陰影。花點(diǎn)時(shí)間，并盡可能享受這個(gè)過程。在下面，您將看到我們?nèi)绾螞Q定放置零件的方式，但是，如果它看起來不像您的零件，那么請不要流汗。這就是使您的設(shè)計(jì)與眾不同的原因。

　　您的零件放置看起來像我們的嗎？希望不是，按您的方式設(shè)計(jì)！

　　注意：有時(shí)您可能想一次移動(dòng)一堆組件。您可以將零件分組然后使用移動(dòng)工具，而不是單獨(dú)進(jìn)行操作，方法如下：
　　選擇界面左側(cè)的“分組”組圖標(biāo)工具，然后通過Shift+左鍵單擊每個(gè)零件或按住鼠標(biāo)左鍵并在所需零件周圍拖動(dòng)一個(gè)框來選擇要分組的零件。
　　您分組的所有部分現(xiàn)在都將突出顯示。接下來，選擇界面左側(cè)的“移動(dòng)”移動(dòng)圖標(biāo)工具，然后按Ctrl+右鍵單擊將它們作為一個(gè)組進(jìn)行移動(dòng)。
　　最后，將零件移動(dòng)到要放置它們的位置，然后單擊鼠標(biāo)左鍵以最終確定它們的放置。
　　第3步-調(diào)整電路板形狀
　　好了，到此為止，您已經(jīng)放置了所有組件。您是否覺得它很有創(chuàng)意，或者第一次覺得有點(diǎn)尷尬？不斷做這件事，直到進(jìn)入組件放置流程為止。然后您將了解魔術(shù)。至此，所有的辛苦工作都完成了，很好！現(xiàn)在，通過以下步驟定義電路板布局的尺寸來完成：
　　選擇界面左側(cè)的“移動(dòng)”移動(dòng)圖標(biāo)工具。
　　左鍵單擊PCB布局輪廓的右上角，然后將該點(diǎn)拖向組件以調(diào)整角的大小。

　　再次左鍵單擊以最終確定該角，然后繼續(xù)對右下角和左上角重復(fù)此過程。
　　完成后，您應(yīng)該擁有一個(gè)更小的PCB布局輪廓，將所有組件嵌套在一個(gè)高效而緊湊的封裝中，就像我們下面的封裝一樣：

　　我們縮小了PCB布局輪廓，將所有零件嵌套在一起。

　　元件放置成功
　　要走的路，您做到了！現(xiàn)在，您已將所有組件成功放置在第一個(gè)PCB布局上。有句老話就是這樣-PCB布局是90％的布局和10％的布線。今天仍然如此。您決定放置元件的方式最終將決定將來的布線工作將變得多么容易。那么，您確定所有的電線都盡可能短嗎？如果是這樣，那么您可以期望PCB布局過程的最后10％輕而易舉。

　　您可能希望幾次在組件放置過程中嘗試一下，以查看獲得什么樣的不同結(jié)果。練習(xí)得越多，您越會開始注意到一些小的細(xì)節(jié)，這些細(xì)節(jié)可以使您每次的布局都更好。不要害怕嘗試！難題的這一部分全部與工程藝術(shù)有關(guān)。盡情享受創(chuàng)意吧，我們期待在PCB布局基礎(chǔ)系列中再次與您見面。接下來是什么：
　　PCB布局基礎(chǔ)第2部分–在這里，您將學(xué)習(xí)如何取下剛剛放置的所有那些組件以及如何將它們與走線和過孔一起布線。

　　PCB布局基礎(chǔ)第3部分–在這里，您將學(xué)習(xí)如何運(yùn)行設(shè)計(jì)規(guī)則檢查器（DRC）并通過倒銅和絲印在布局中添加點(diǎn)睛之筆。