PCB设计流程、规范和技巧――用KiCad设计DDS信号发生器

本书重点讲述了PCB 工程设计流程及各个环节的设计要点和设计规范。 以 KiCad 这款免费、 开源, 并
且资源生态日趋强大的 PCB 设计工具为例, 通过一个实际的设计案例制作一款简易的 DDS 任意信号发生
器, 结合完整的 PCB 设计流程, 以理论结合实际项目的方式, 对 PCB 设计的各个环节作了具体的讲述。
书中提到的所有知识和技能要点, 不止针对 KiCad 这一款工具软件, 对于任何一款PCB 设计工具同样
适用。 本书详细讲述了如何高效地阅读数据手册, 掌握基本的调试技巧, 考虑电磁兼容方面的问题。 此
外, 书中还列举了一些与 PCB 设计相关的网络资源和元器件模型库。
本书适合从事硬件设计的相关技术人员阅读, 也可以作为电子、 电气、 自动化设计等相关专业人员的
学习和参考用书, 还可供参加电子设计类竞赛或喜欢动手电子制作的学生和技术人员参考。

第1章PCB是什么

 

1.1PCB是做什么用的

 

1.2PCB上有什么

 

1.3焊接一块PCB来体验一下

 

1.3.1PCB焊接前的准备

 

1.3.2PCB的手工焊接流程及基本要求

 

1.4总结

 

第2章PCB是怎样设计出来的

 

2.1让计算机来辅助你设计

 

2.2选哪款设计工具合适

 

2.2.1选用的一般原则

 

2.2.2常用的几款PCB设计工具

 

2.3掌握一些设计资源会助你事半功倍

 

2.4安装一款工具，体验一下流程

 

2.4.1KiCad的下载和安装

 

2.4.2KiCad的主要功能

 

2.4.3KiCad的设计流程

 

2.5总结

 

第3章设计的核心——电路构成及器件选用

 

3.1抓住系统构成的核心要点

 

3.2基本电路理论和公式

 

3.3系统构成及各部分的工作原理

 

3.3.1电源

 

3.3.2传感器部分——将被测的物理量转换为电信号，对物理世界

用电信号来表征

 

3.3.3模拟信号调理

 

3.3.4数据转换ADC和DAC

 

3.3.5数字信号/逻辑处理

 

3.3.6微控制器/微处理器——智能硬件和物联网产品的核心

 

3.3.7网络通信——物与物之间的连接

 

3.4元器件的选用原则

 

3.5元器件选用渠道

 

3.5.1通过网站平台，根据型号或关键词进行搜索

 

3.5.2专业媒体的新产品介绍

 

3.5.3其他渠道

 

3.6总结

 

3.7实战项目： “低成本DDS任意信号发生器”的制作

 

 

 

 

 

第4章电子产品设计流程

 

4.1从创意到方案设计

 

4.1.1头脑风暴

 

4.1.2方案评估

 

4.1.3方案设计及器件选型

 

4.2辅助的设计/验证工具

 

4.3PCB的设计

 

4.3.1逻辑设计——原理图

 

4.3.2物理实现——PCB布局、布线

 

4.4总结

 

4.5实战项目： “低成本DDS任意信号发生器”的方案分析及器件选型

 

第5章会高效阅读英文数据手册很重要

 

5.1数据手册一定要看英文、正确的版本

 

5.2英文数据手册的重要组成

 

5.2.1首页都是关键信息汇总页

 

5.2.2引脚定义信息页面

 

5.2.3极限工作条件和推荐工作条件页面

 

5.2.4元器件的关键性能和各参数之间的关系曲线

 

5.2.5元器件应用中需要特别注意的地方

 

5.2.6元器件的封装信息

 

5.2.7元器件之间连接的时序图

 

5.2.8参考设计的参考

 

5.3实战项目： “低成本DDS任意信号发生器”中的元器件数据手册阅读要点

 

第6章每一个器件都由其“库”来表征

 

6.1三个环节分别需要的“库”信息

 

6.2原理图“符号”的构成要素

 

6.3元器件“封装”的构成要素

 

6.4元器件“器件信息”的构成要素

 

6.5元器件库的几种构建方式

 

6.6总结

 

6.7实战项目： “低成本DDS任意信号发生器”中的元器件库的构建

 

第7章用原理图来构建电路连接

 

7.1原理图是用来干什么的

 

7.2原理图构成

 

7.3什么才是一个好的原理图

 

7.4原理图的绘制流程及要点

 

7.5总结

 

7.6实战项目： “低成本DDS任意信号发生器”的原理图说明

 

第8章布局——实际排列位置很重要

 

8.1元器件布局的核心要点

 

8.2元器件布局的步骤

 

8.3总结

 

8.4实战项目： “低成本DDS任意信号发生器”的元器件布局

 

第9章布线

 

9.1了解PCB制造厂商的制造规范

 

9.2确定板子的层数并定义各层的功能

 

9.3设定布线的规则

 

9.4换层走线及过孔的使用及设置

 

9.5关键信号线走线

 

9.6布线的一般规则

 

9.7铺地/电源

 

9.8使用PCB散热

 

9.9检查

 

9.10调整丝印

 

9.11实战项目： “低成本DDS任意信号发生器”的PCB布线要点

 

第10章打板

 

10.1PCB和PCBA

 

10.2PCB制板工序

 

10.3需要提供的文件

 

10.4PCB制板要考虑的因素

 

10.5工艺参数参考

 

10.6建议可以PCB打样的主要厂商

 

10.7在线估价和下单

 

10.8实战项目： “低成本DDS任意信号发生器”的Gerber文件生成

 

第11章巧妇难为无米之炊——备料

 

11.1产生BOM和备料的时间点

 

11.2怎样才是一个好的BOM

 

11.3采购流程和原则

 

11.4采购货源渠道

 

11.5实战项目： “低成本DDS任意信号发生器”中的元器件备料

 

第12章见证奇迹的时刻——调试

 

12.1焊接是调试电路板的基本功

 

12.1.1用热风枪进行器件的拆卸和安装

 

12.1.2使用回流炉

 

12.2的调试工具——测试测量仪器

 

12.2.1常规的测量四大件

 

12.2.2口袋仪器

 

12.3PCB的调试流程

 

12.3.1制订调试计划

 

12.3.2裸板测试

 

12.3.3焊接测试

 

12.4PCB的测试及报告 

 

第13章电磁带来的“困扰”及对策

 

13.1“地”的处理

 

13.1.1设备接“大地”

 

13.1.2内部信号的模拟地和数字地

 

13.1.3常见的一些接地方法

 

13.1.4PCB设计中对地的处理

 

13.2去耦电容的选用

 

13.2.1去耦电容的作用

 

13.2.2去耦电容的选择

 

13.2.3电容位置的摆放

 

13.3多层板的设计要点

 

13.4高速信号的设计要点 

 

第14章设计资源参考

 

14.1电子工程师常用资源参考网站

 

14.2主要元器件制造厂商

 

14.3PCB设计工具

 

14.4PCB设计库资源

 

14.5电路仿真工具

 

14.6项目参考网站

 

14.7开源平台及提供商

 

第15章元器件常用原理图符号和PCB封装

 

15.1电阻

 

15.2电容

 

15.3电感

 

15.4按键/开关

 

15.5电源

 

15.6二极管

 

15.第1极管

 

15.8数字逻辑门

 

15.9集成电路(IC)

 

15.10独特的IC： 运算放大器和稳压器

 

15.11晶体和谐振器

 

15.12接头和连接器

 

15.13电机、变压器、扬声器和继电器

 

15.14熔丝和PTC

 

15.15非元器件符号

 

第16章实战项目： 低成本DDS任意信号发生器

 

16.1项目需求

 

16.2项目方案

 

16.3元器件库的获取和构建

 

16.4原理图绘制

 

16.5元器件的布局

 

16.6PCB布线

 

16.7生产文件Gerber的生成及检查

 

16.8BOM的生成