PCB 设计是设计印刷电路板的过程，该印刷电路板在非导电材料周围具有导电层，并在其上铺设组件。听起来很简单，对吧？但是，我们正在谈论的过程远非简单，因为它涉及电子、机械、软件、制造、测试和经济的微妙整合。它需要在每个领域都做出完美的妥协才能构建完美的印刷电路板 PCB 设计。制造商的能力和不断提高的技术进步使复杂的设计变得非常普遍。智能手机、无线耳机、笔记本电脑、电视等是 PCB 设计公司设计的常见和复杂设备的主要例子。

重要的是要了解，印刷电路板 PCB 设计将影响其上组件和软件的性能。设计良好的 PCB 是充分发挥其上设计的电路潜力的关键。

如前所述，PCB 设计是一个由多种因素共同协作的过程。现在我们知道了什么是 PCB 设计，我们必须进一步了解影响 PCB 设计的因素。其中一些是：

影响印刷电路板 PCB 设计质量的最重要的因素是其电气性能。电气性能由以下因素决定：

信号完整性： 信号完整性是衡量信号在 PCB 上传输路径的质量的标准。高信号完整性可确保 PCB 上的信号不会损失功率，也不会在 PCB 上引入任何噪音。

电力调配： 电源分配确保所有组件都有足够的电力有效运行。电源分配不良会导致组件故障和 PCB 板发热。

材料选择： 使用适当的介电材料和适量的铜会影响 PCB 的电气性能。

由于电气设计不良，会导致信号噪声、正常运行时 PCB 发热、电压波动等。

机械考虑是印刷电路板 PCB 设计的关键因素之一。影响 PCB 机械性能的因素有：

规格： PCB 的尺寸是指其长度和宽度。较长的 PCB 容易弯曲，从而对边缘产生机械应力。

厚度： PCB 的厚度是机械完整性的重要因素。薄的 PCB 容易断裂和弯曲。厚的 PCB 不仅会增加 PCB 的重量，还会降低机械完整性。

灵活性： PCB 的柔韧性取决于 PCB 的材料及其厚度。聚酰亚胺等材料在一定程度上可弯曲，因此用于需要弯曲的 PCB。必须注意的是，刚性 PCB 必须在设计需要之前不能弯曲。

其他机械性能包括芯线材料、电介质材料、通孔类型、表面光洁度等。

定制 PCB 设计的一个非常重要的部分是保持 PCB 的经济性。PCB 的经济性由以下因素决定：–

所用材料和特点： 制造 PCB 所用的材料和特性直接影响 PCB 的成本。一般趋势是，PCB 上所用的特性或材料越先进，PCB 就越昂贵。

设计的复杂性： 不规则形状和堆叠的 PCB 的成本通常比矩形和圆形等简单形状的成本更高。

PCB设计公司的供应链： PCB 设计公司的供应链通常是印刷电路板 PCB 设计的最后阶段，也是 PCB 成本的主要因素。交货时间、数量规模和供应商的地理位置等因素都包含在供应链中。

上述因素只是众多因素中的一小部分。如果经济状况良好，即使是先进的 PCB 也会变得便宜得多。

印刷电路板 PCB 设计的要求不像以前那么多，因为大多数工具只是用于设计和模拟的软件。 良好的 PCB 设计服务的要求是：

印刷电路板 PCB 设计软件或 EDA（电子设计自动化）工具是原理图设计、PCB 布局、3D 可视化工具（3D 可视化工具不是必需的，但最好有）和 Gerber 文件生成所必需的。通常，大多数 EDA 工具都在一个软件中提供所有这些功能。一些示例是 OrCAD、Altium 和 KiCAD。

SPICE（集成电路重点模拟程序）和SI（信号完整性）工具用于 模拟电路行为、电气特性和性能参数。对于较简单的设计来说，它们不是必需的，但建议使用。SPICE 工具的一些示例是 LTSPICE 和 PSPICE。SI 工具的一些示例是 AnSys 和 Hyperlynx。

PCB 设计中一个非常重要的部分是电路板调试和测试。它需要对电路板进行分段测试。

PCB 设计通常分阶段进行。系统地设计 PCB 板要好得多，因为它可以加快流程并减少出错的可能性。印刷电路板 PCB 设计大致可分为以下几个阶段：

首先，需要描绘出 PCB 的使用要求和概念以及范围。清晰地描绘出要求及其解决方案可加快后期 PCB 设计过程。要求应涵盖与法规、电气、机械、环境合规性和成本方面相关的所有组件。

由于所有需求都已研究和分类，因此可以开始原理图设计。原理图设计是电子电路的逻辑和视觉表示，通常在 EDA 工具上创建。原理图网表和 BOM（物料清单）在 PCB 设计的这个阶段生成。这对于提供令人满意的 PCB 设计服务非常重要。

PCB 设计公司检查原理图设计是否有错误后，便开始进行 PCB 布局设计。PCB 布局是 PCB 的软件表示或用于生成 Gerber 文件的蓝图。原理图文件被导入到 PCB 布局 EDA 软件中。确定尺寸和挠曲度等所有机械方面，然后根据确定的要求设计 PCB。设计完成后，PCB 布局文件将经过 DRC（设计规则检查）以检查是否存在任何违反约束和错误的情况。

许多小型和简单的设计不遵循此步骤，但建议高速 PCB 遵循此步骤，因为此步骤对于良好的 PCB 设计服务至关重要。在此步骤中，EDA 生成的特性文件（如 Hyperlynx 的 HYP 和 ODB++ 文件）被输入到 SI 工具中并检查电源和信号完整性以及另一个 DRC。如果在此步骤中发现任何错误，则需要在 PCB 布局文件中进行更正。

这是 PCB 设计服务的核心部分。通过所有 DRC 和 SI PI 测试后，将生成包含所有层信息的 Gerber 文件，用于制造。生成装配文件（如拾取和放置文件）用于机器组装制造的 PCB。

在大多数情况下，制造都是外包的，因此您必须向 PCB 制造商提供制造和组装的 Gerber 文件、制造说明和拾取和放置文件。一旦 PCB 制造完成，就会将其送去组装。

然后将制作好的电路板送去测试和调试。如果发现任何错误，则需要纠正原理图或 PCB 布局，并重复以下步骤，直到测试和调试不成功。

在对原型进行全面测试后，设计文件将被冻结以供将来参考，PCB 将被送去生产。在生产过程中，将根据供应商的生产和技术能力以及提供的价格进行选择。在此阶段，将使用所有经济策略来降低每块 PCB 的成本。

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