本文解釋了原型設(shè)計和產(chǎn)品開發(fā)在PCB設(shè)計流程中的重要性。在解釋了兩個階段之間的區(qū)別之后，它繼續(xù)描述最適合設(shè)計流程每個階段的各種工具。
內(nèi)容介紹
為什么是原型？
PCB設(shè)計流程 - 步驟 1 - 部件研究和選擇
PCB設(shè)計流程 - 第 2 步 - 原理圖捕獲
PCB設(shè)計流程 - 步驟 2b - 仿真
PCB設(shè)計流程 - 步驟 3 - 電路板布局
PCB設(shè)計流程 - 第 4 步 - 驗證和驗證
下一步
介紹
盡管 PCB設(shè)計流程可以通過多種方式拆分，但最好將其視為具有兩個基本階段：原型設(shè)計和產(chǎn)品開發(fā)。
原型設(shè)計發(fā)生在設(shè)計的最早階段，涉及單個工程師研究如何定義某個系統(tǒng)或應(yīng)用程序。這個階段的實驗性質(zhì)是能夠開發(fā)滿足規(guī)格的硬件的基礎(chǔ)。設(shè)計經(jīng)過驗證后，可以將其傳遞到設(shè)計流程的后期階段（即產(chǎn)品開發(fā)）。原型設(shè)計階段的最終目標是獲得準確、高效且符合規(guī)格的成功產(chǎn)品。您希望通過盡可能少的原型迭代來實現(xiàn)這一點，以最大限度地利用時間和資源。
產(chǎn)品開發(fā)是讓PCB為最終應(yīng)用做好準備。原型已經(jīng)滿足設(shè)計規(guī)范（濾波、放大、采集、測量等），現(xiàn)在可以采用該設(shè)計并使用最佳設(shè)計實踐來實施它。大多數(shù)公司都有布局專家，并參與產(chǎn)品開發(fā)。在此設(shè)計階段，您正在為制造進行開發(fā)，因此關(guān)注提高產(chǎn)品產(chǎn)量和減少制造重復(fù)。

圖 1 - 完整的設(shè)計流程
了解這種差異很重要，因為有各種工具最適合PCB設(shè)計流程的每個階段。盡管可以使用產(chǎn)品開發(fā)板布局專家，但研究人員通常是領(lǐng)域?qū)＜?。領(lǐng)域?qū)＜倚枰軌蚩焖龠M行設(shè)計，而不必是原理圖捕獲、仿真或布局方面的專家。
例如，對于原型設(shè)計，您需要能夠：
快速定義電路原理圖
您需要使用高級分析技術(shù)驗證電路行為
輕松地將原理圖轉(zhuǎn)移到布局
準確驗證設(shè)計的行為
對于PCB設(shè)計基礎(chǔ)知識，我們將專注于原型設(shè)計階段，并幫助您（個人設(shè)計師）了解有關(guān)開發(fā)PCB原型的更多信息。
我們可以將上圖所示的原型設(shè)計階段（設(shè)計 > 原型 > 驗證）分為四個步驟：部件研究和選擇、原理圖捕獲和仿真、電路板布局以及驗證和驗證。

圖 2 - 設(shè)計流程
為什么是原型？
原型有六個主要原因：
盡早失敗且代價低：真正的創(chuàng)新總是包含失敗的風(fēng)險。通過構(gòu)建原型，您可以快速剔除無效的方法，專注于有效的方法。
收集更準確的需求：幾乎一半的項目成本都歸因于由于需求不足而導(dǎo)致的返工。通過開發(fā)工作原型，您可以演示有助于鞏固最終設(shè)計需求的功能。
從技術(shù)上理解問題：通過開發(fā)功能原型，您可以解決設(shè)備設(shè)計中可預(yù)見和不可預(yù)見的技術(shù)挑戰(zhàn)。然后，當您轉(zhuǎn)向最終部署的解決方案時，您可以將這些解決方案應(yīng)用于更優(yōu)雅的系統(tǒng)設(shè)計。
解決沖突： 利用原型設(shè)計平臺，您可以快速執(zhí)行該功能的幾種不同實現(xiàn)，并對結(jié)果性能進行基準測試，以分析每種方法的權(quán)衡。這可以節(jié)省時間，但也可以確保您做出正確的設(shè)計決策。
集會資金支持：通過開發(fā)原型來證明您的想法的可行性，您可以降低投資風(fēng)險，從而增加您的想法獲得資金的可能性。
更容易申請專利：雖然不再需要，但原型仍然是證明“減少實踐”的最佳和最安全的方式。此外，專利申請的關(guān)鍵組成部分，例如專利圖紙和發(fā)明人的日志，可以通過原型設(shè)計過程進行開發(fā)。
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PCB設(shè)計流程 - 步驟 1 - 部件研究和選擇
在設(shè)計之前，工程師需要能夠選擇能夠?qū)崿F(xiàn)電路功能的組件。有許多半導(dǎo)體制造商，包括模擬器件、國家半導(dǎo)體、恩智浦、羅姆、凌力爾特、On Semi 和德州儀器，都生產(chǎn)滿足不同規(guī)格的器件。工程師可以通過多種方式研究零件，包括：
半導(dǎo)體性能數(shù)據(jù)表（可以在datasheetcatalog.com上找到許多數(shù)據(jù)表
制造商網(wǎng)頁內(nèi)容；ADI 公司通過他們的評估硬件和軟件頁面提供了許多產(chǎn)品可供評估。
可以下載并用于評估來自該制造商的組件的仿真工具。
PCB 設(shè)計流程 - 第 2 步 - 原理圖捕獲
原理圖捕獲包括對元件（電阻器、電容器、放大器、比較器等）進行符號表示，并將它們連接在一起形成一個可視化圖表，可以輕松查看以了解電路的功能。原理圖的目的是從理論角度查看電路的構(gòu)建塊。
原理圖由元件符號和連線（也稱為網(wǎng)絡(luò)）組成。

圖 3 - 原理圖設(shè)計
PCB設(shè)計流程 - 步驟 2b - 仿真
SPICE仿真是電路元件仿真的行業(yè)標準。仿真可用于評估虛擬環(huán)境中真實世界組件的行為，從而允許您在PCB設(shè)計流程的早期對設(shè)計進行高級分析。通過在原型設(shè)計的最早階段可視化電路的行為，可以減少錯誤并提高性能。工程師通常會構(gòu)建其設(shè)計的原理圖，然后對其特性進行仿真和可視化。
除了 SPICE，還有其他語言和參數(shù)可以模擬電路，包括 PSpice 和 HSpice。
PCB 設(shè)計流程 - 步驟 3 - 電路板布局
完成后的原理圖將轉(zhuǎn)移到電路板布局。原理圖中的每個符號都與一個焊盤圖案相關(guān)聯(lián)。焊盤圖案直觀地表示 IC 或半導(dǎo)體封裝的物理尺寸。焊盤圖案將組件（例如運算放大器）的符號轉(zhuǎn)換為 8 引腳矩形封裝。在電路板布局階段，設(shè)計被定義為它最終在原型制作時的樣子。這意味著定義電路板輪廓、放置零件、在銅制零件之間創(chuàng)建連接，然后最終導(dǎo)出進行制造。

圖 4 - 電路板布局
PCB設(shè)計流程 - 第 4 步 - 驗證和驗證
電路板制作完成后，工程師需要驗證原型的行為。一旦經(jīng)過驗證，就可以將其移交給產(chǎn)品開發(fā)并為制造做好準備。驗證需要對電路板進行測量并確保實際性能滿足模擬性能（或規(guī)格）。

圖 5 - 最終設(shè)計

豐樂壹博專業(yè)PCB設(shè)計、PCB Layout、PCBA一站式生產(chǎn)。