PCB 与 KiCad 工作流¶
PCB 设计不是把飞线“画整齐”，而是把电气、机械、制造、测试和安全约束共同实现。KiCad 是常见开源例子；本流程基于工具无关的网表、规则、评审和制造证据。
目的与学习成果¶
- 从接口、电源和机械需求建立约束表；
- 设计可审阅的原理图层级、网络命名和测试点；
- 为间距、线宽、回流、热和装配设置规则；
- 运行电气与设计规则检查并解释每个豁免；
- 输出可追踪的 BOM、制造文件和受控上电计划。
最小环境¶
- 一个能导出网表、制造文件和检查报告的 PCB EDA；
- 数据手册与封装尺寸来源；
- 版本控制和 PDF/3D 审阅路径；
- 只做低电压、受限电流的练习板，或先完成纯设计。
记录 EDA、库和插件的实际版本。项目应保存本地符号/封装或可重建的锁定引用，避免全局库变化破坏设计。
学习顺序¶
- 需求：列出电源、接口、信号速度、机械边界、环境和验收方法。
- 原理图：按功能分块，标注电源、方向、未连接引脚和关键计算。
- 封装审计：逐个核对引脚号、极性、尺寸、焊盘与数据手册。
- 布局与回流：先放连接器、电源和关键器件，再规划连续回流路径。
- 规则检查：运行 ERC/DRC，对所有警告修复或写出有依据的豁免。
- 制造与测试：生成 BOM、坐标、层文件、装配图和分阶段上电表。
验证任务：低压传感器接口板¶
设计一块由限流实验电源供电的低压传感器接口板：
- 写需求表，包括电压、最大电流、连接器方向和测试点；
- 完成原理图并核对每个器件引脚与绝对最大额定值；
- 为电源、模拟信号和数字接口定义不同网络规则；
- 布局去耦、保护和回流路径，导出带标注的审阅 PDF；
- 运行 ERC/DRC，形成零未解释问题的报告；
- 输出制造包和上电检查表，但制造不是完成本练习的必要条件。
验收要求另一位学习者仅依据证据包就能检查连接、封装、规则和测试入口。
常见失败与排查¶
- 原理图正确但板子反接：核对连接器视角、引脚 1、极性和装配面。
- 封装焊盘不匹配：对照推荐落脚图和实物尺寸，不依赖名称猜测。
- DRC 靠大量豁免通过：逐项记录理由；无法解释的豁免就是未完成。
- 数字正常而模拟噪声大：检查回流、去耦、参考地、采样带宽和布局耦合。
- 制造商拒单：核对层叠、钻孔、板框、最小规则和文件单位。
- 上电电流过大：立即断电，按电源轨电阻、极性、短路和分区逐步排查。
可复现证据¶
- 需求与接口控制表；
- 原理图、PCB、项目库和锁定配置；
- 封装核对清单与数据手册来源；
- ERC/DRC 报告及有理由的豁免；
- BOM（料号、额定值、替代策略）；
- 制造输出校验和与查看器截图/PDF；
- 测试点图、上电步骤和验收记录。
成本、许可与无障碍¶
纯设计练习无需制造成本。下单前估算板、元件、运费、装配和返工，并设置停止预算。核对 EDA、库、器件模型和制造模板的许可证；第三方商标或受限参考设计不能随意再发布。
原理图和 PCB 不应只用颜色传意；使用网络名、层名、线型和文字标注。导出高对比 PDF、BOM 表和文本报告，让没有相同 EDA 或使用辅助技术的人也能评审。
安全边界¶
- 初学板限定为安全低压、受限电流，并在上电前设置保守限流；
- 市电、较高电压、储能、功率转换、射频功放和医疗接口不适合作为无监督首板；
- 绝缘间距、热、保险和接地不能只按软件默认；
- 锂电池充电、未知电源和人体连接需要合格设计与监督；
- 首次上电使用分区测试和可立即断电的布置。
完成清单¶
- 需求、接口、机械和验收条件明确。
- 每个符号到封装的引脚映射已核对。
- 关键网络规则与回流路径已审阅。
- ERC/DRC 没有未解释问题。
- BOM、制造输出和校验和齐全。
- PDF 与文本导出允许无原工具评审。
- 上电步骤含限流、停止条件和测量点。
- 许可、预算和替代料风险已记录。
下一步可用仪器与测量制定板级验证，或回到SPICE 电路仿真核对未建模效应。