自己设计 PCB 电路板，需要学习哪些科目？

 


（本人大约有五年的电子设计经验，从小白开始自学，画过自己也数不清多少电路板，应该够答此题吧。另外，结尾新增干货哦）～——————————————————————
个人认为题主（或与题主有类似疑问的知友）首先需要明确两件事：
1、设计PCB不是目的，而是工具或手段；
2、设计PCB入门最好的方式就是动手完成一个属于你自己的板子，然后记得丝印写上Designed By XXX，成就感爆棚！


关于第一条，这么说是因为，当你想做一个有XX功能的高端玩具：一个遥控的行驶的小车/可以产生正弦波的“信号发生器”/能把12V直流电转换为5V直流电的“变换器”/可以识别不同方向声源发出的位置的定位装置，PCB设计都是必不可少的。但是，千万别以为，会设计PCB就完事了，还有很多很多任务，才算完事：理论框架分析
——>硬件系统设计、器件选型、原理图设计、PCB设计、打烊、硬件调试 ——>机械结构选型、设计——>软件代码设计、调试——>才能完工。

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那么，设计PCB到底需要学哪些科目？
这个问题其实很复杂，具体来说看你要做什么，画不同产品/应用场合的电路板，要求都不一样。

当然，如果你的PCB就是一个51单片机的最小系统，那么，除了注意下唯一的高频器件晶振靠近点时钟引脚，其他地方连对线，基本上就算能用的板子了。


但是，有两个方向是对PCB设计要求高的方向：一个是功率很大的PCB，如电力电子领域；一个是速度很高的PCB，如信号尤其射频领域。这两个领域，除了连对线，还有很多高级技巧了：如线径取多大（通流能力够不够？），怎么走线（90度还是45度），线与线的关系（寄生电感，寄生电容多大），线与线的距离（耐压够不够？），产生的磁场/电场的相互影响情况等），器件怎么布局，供电系统怎么分配……真的好多！

不过刚开始，你可以不必关心这些，但是如果你想潜心修炼这方面的技能，多少知道点还是有必要的！

简单梳理一下：
1、初阶技能：工具+查资料+基本知识
工具学习是一定要掌握的，不然没法开始干活的，Altium designer挺好用，推荐使用，容易破解。

有了这个软件，结合查资料（如datasheet）你就可以从认识，到熟悉你需要的每个器件，你可以制作自己的元件库，你也可以通过这个过程慢慢熟悉常用器件（模拟，数字，接插件等等）。

当然，你会慢慢需要知道，一个运放该怎么用，电阻怎么算，怎么取，这是模拟电路的知识…… 或者你想做一个Buck电路，那么需要电路知识……
这是系统性的电子设计知识……可以从《模拟电路设计》《数字电路设计》《电路》《电力电子技术》等等书中找到知识的原型，但我仍然建议你，通过实践活学活用～

2、中阶技能：常规设计规范

当你设计了十块板子了，你还总是随心所欲的画板子，那就没什么意思了。你需要知道一些设计规范了。

例如，模拟地与数字地需要隔离、电源主功率环路最小原则、差分信号线径一致性原则、电源滤波电容要离Vin引脚最近等等。

另外，怎么布局比较科学，比较美观，比较省地方，也该是你慢慢需要思考的问题。

3、高阶技能：SI/PI/EMC……高手
当我画的板子数量我自己都数不清的时候，数量就不再重要了，质量是否上成很重要。


比如，我可能设计某个220V转-48V的板子，都设计好多年了，那么布局布线可能已经深深的刻在自己的脑子里了，这时，就某一条sense线到底怎么走的问题，可能我要花好长时间分析，因为这涉及到稳压精度。还比如，一条drive线怎么走，也可能要仔细研究，因为这涉及到电源的EMC能不能过。

而高手，互联设计专家，EMC专家、SI/PI专家，就是这么日积月累磨出来的。

所以，学啥都可以，只要你学的够精就行。

 

———————但愿有您想要的干货————————————————————————

其实PCB设计这一块，本人也是处于中阶水平（画过不少板子，但也不专业）。为了让你们有尽可能多的收获，结合自己积攒的一些资料，就再分享一下哈～

按上文的顺序来说吧～

======初阶======


对于初阶的朋友，其实我不想分享任何一本书，因为这个阶段属于你对“PCB设计”这一技能的认知、相关知识体系建立的阶段，是不需要看任何高深莫测的理论或者规范的，只需要你知道有这个/那个，这个/那个怎么用，然后完成几个简单系统的设计就可以。

工具使用方面：以altium
designer为例，可以参考软件自己的资料，在工具栏->Help部分，也可以边用边搜，除了一些生僻高级用法，一般基本可以一路从头Baidu到尾。

器件手册方面：可以从这里或者器件官方网站找。Datasheet search site for Electronic Components and
Semiconductors and other semiconductors.
<https://link.zhihu.com/?target=http%3A//www.alldatasheet.com/>

Tips：比如TI官网模拟, 半导体, 数字信号处理 - 德州仪器
<https://link.zhihu.com/?target=http%3A//www.ti.com.cn/>
，我们刚开始只习惯搜某个器件的datasheet，其实你试试搜索一些关键词，会发现除了产品，还有技术文档，参考设计，论坛资源，博客资源，培训资源，开发者wiki等等……很多信息，甚者有时候还能下载到某个大佬的PPT～当然条件是：要先注册+该资源开放。

======中阶=======

这个阶段，基本操作和一些基础已经建立了，规范就很重要了，菊厂有一份比较权威的设计规范已经被po到网上了。

1. 华为PCB设计规范_图文_百度文库
<https://link.zhihu.com/?target=https%3A//wenku.baidu.com/view/f895b4263868011ca300a6c30c2259010202f3e8.html>

2. 华为PCB的EMC设计指南_图文_百度文库
<https://link.zhihu.com/?target=https%3A//wenku.baidu.com/view/87857620915f804d2b16c14a.html%3Ffrom%3Dsearch>

3. 华为硬件设计规范_百度文库
<https://link.zhihu.com/?target=https%3A//wenku.baidu.com/view/b34eaa6527d3240c8447ef39.html%3Fsxts%3D1525875066029>

这三份资料可谓是很全面也很精彩，其中：

1. 既包含了业界标准的PCB开发流程，又罗列了各种常见的Layout规范，可以作为Check List检视你画的板子。


2.是1的从EMC角度系统性、全方位、无死角展开介绍版，包括布局（层数设计、模块区域布局、滤波设计、地平面设计等），布线（传输线模型、布线层、阻抗控制、过孔、信号质量等）等等很多很多…

啊啊啊啊，个人认为，简直就是葵花宝典，怎么可以这么牛逼。甚至，觉得2其实也可以放到“高阶”大神去细细品味了！

3.
其实这个应该是放在1之前的，或者同时品尝的。内容包括菊厂硬件开发流程，设计规范，当然有很多典型设计案例。如果你不关心它庞杂的流程，直接跳到感兴趣的部分即可～

=======高阶=======


请教了下一位SI/PI/EMC的同事，这块感觉真挺难。因为电场、磁场这东西是强耦合、非线性、看不见/摸不清的，首先必须要把理论搞清楚，才能仿真分析，然后才能给出PCB设计的建议。

上同事推荐的几本书（也是推荐给自己的）：

PCB设计实践方面：

1. 《高速电路设计实践》 王剑宇【摘要 书评 试读】图书
<https://link.zhihu.com/?target=https%3A//www.amazon.cn/dp/B01E4AWQJ4/ref%3Dsr_1_fkmr0_1%3Fs%3Dbooks%26ie%3DUTF8%26qid%3D1525877472%26sr%3D1-1-fkmr0%26keywords%3D%25E9%25AB%2598%25E9%2580%259F%25E7%2594%25B5%25E8%25B7%25AF%25E8%25AE%25BE%25E8%25AE%25A1%25E5%25AE%259E%25E8%25B7%25B5_%25E7%2599%25BE%25E5%25BA%25A6%25E7%2599%25BE%25E7%25A7%2591>

2.《国外电子与通信教材系列:信号完整性与电源完整性分析(第二版)》 伯格丁 (Eric Bogatin), 李玉山, 刘洋, 等【摘要 书评 试读】图书
<https://link.zhihu.com/?target=https%3A//www.amazon.cn/dp/B00Q72R87S/ref%3Dpd_sim_14_1%3F_encoding%3DUTF8%26psc%3D1%26refRID%3D3J4GP3S57KYPH1ZWMX2P>

3. 《高速电路设计实践》 王剑宇【摘要 书评 试读】图书
<https://link.zhihu.com/?target=https%3A//www.amazon.cn/dp/B01E4AWQJ4/ref%3Dpd_sim_14_5%3F_encoding%3DUTF8%26psc%3D1%26refRID%3D3J4GP3S57KYPH1ZWMX2P>

理论基础方面：

4. 《图解直观数学译丛:麦克斯韦方程直观(翻译版)》 丹尼尔·弗雷希 (Daniel Fleisch), 唐璐, 刘波峰【摘要 书评 试读】图书
<https://link.zhihu.com/?target=https%3A//www.amazon.cn/dp/B00MB5YYFE/ref%3Dsr_1_1%3Fs%3Dbooks%26ie%3DUTF8%26qid%3D1525877509%26sr%3D1-1%26keywords%3D%25E9%25BA%25A6%25E5%2585%258B%25E6%2596%25AF%25E9%259F%25A6%25E6%2596%25B9%25E7%25A8%258B%25E7%259B%25B4%25E8%25A7%2582>

5. 《费恩曼物理学讲义(第1卷)(新千年版)》 理查德•费恩曼 (R.P.Feynman), 莱顿 (R.B.Leighton), 桑兹
(M.Sands), 郑永令, 华宏鸣, 吴子仪, 等【摘要 书评 试读】图书
<https://link.zhihu.com/?target=https%3A//www.amazon.cn/dp/B00CHIUPLW/ref%3Dsr_1_1%3Fs%3Dbooks%26ie%3DUTF8%26qid%3D1525877761%26sr%3D1-1%26keywords%3D%25E8%25B4%25B9%25E6%259B%25BC%25E7%2589%25A9%25E7%2590%2586%25E5%25AD%25A6%25E8%25AE%25B2%25E4%25B9%2589>

6. 《国外电子与通信教材系列:微波工程(第3版)》 波扎 (David M.Pozar), 张肇仪, 周乐柱, 吴德明, 等【摘要 书评 试读】图书
<https://link.zhihu.com/?target=https%3A//www.amazon.cn/dp/B00YNJMXMC/ref%3Dsr_1_1%3Fs%3Dbooks%26ie%3DUTF8%26qid%3D1525877856%26sr%3D1-1%26keywords%3D%25E5%25BE%25AE%25E6%25B3%25A2%25E5%25B7%25A5%25E7%25A8%258B>

另外，国内有一个SI方面比较有名的人，他的书及网站，感兴趣了解下。《信号完整性揭秘:于博士SI设计手记》 于争【摘要 书评 试读】图书
<https://link.zhihu.com/?target=https%3A//www.amazon.cn/dp/B00FQ99PK6/ref%3Dpd_sim_14_6%3F_encoding%3DUTF8%26psc%3D1%26refRID%3D3J4GP3S57KYPH1ZWMX2P>
以及信号完整性设计_于博士信号完整性
<https://link.zhihu.com/?target=http%3A//www.sig007.cn/Consult/>。

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