尽管PCB设计过程可以以多种方式划分，但最好将其视为两个基本阶段：原型设计和产品开发。

原型设计发生在设计的最初阶段，涉及到一个工程师如何定义系统或应用程序。这个阶段的实验性质是能够开发符合规范的硬件的基础。一旦设计被验证，它就可以被传递到设计过程的后期阶段(即产品开发)。原型阶段的最终目标是获得准确、高效且符合规格的成功产品。您希望使用尽可能少的原型迭代来完成此工作，以最大化时间和资源。

产品开发就是让pcb做好最终应用的准备。原型已经满足了设计规范(滤波、放大、采集、测量等)，现在您可以采用设计并使用最佳设计实践来实现它。大多数公司都有布局专家，并参与产品开发。在此设计阶段，您正在为制造进行开发，因此应将重点放在提高产品产量和减少制造重复上。

图1 -完整的设计过程

理解这种差异非常重要，因为有各种工具最适合设计过程的每个阶段。虽然可以使用产品开发板布局专家，但研究人员通常是领域专家。领域专家需要能够快速设计，不一定是原理图捕获，仿真或布局方面的专家。

例如，对于原型，你需要能够：

快速定义电路原理图

您需要使用先进的分析技术来验证电路的行为

轻松地将原理图转换为布局

精确地验证设计的行为

对于PCB设计基础，我们将专注于原型设计阶段，并帮助您(个人设计师)了解更多有关开发PCB原型的信息。

我们可以将上面所示的原型设计阶段(设计原型验证)分为四个步骤：组件研究和选择、原理图捕获和仿真、电路板布局以及验证和确认。

图2 -设计过程

为什么原型？

创建原型有6个主要原因：

早失败，少失败：真正的创新总是包含失败的风险。通过原型设计，你可以快速剔除无效内容，并专注于有效内容。

收集更准确的需求：几乎一半的项目成本是由于缺乏需求而导致的返工。通过开发工作原型，您可以演示有助于巩固最终设计需求的特性。

从技术上理解问题：通过开发功能原型，您可以解决设备设计中可预见和不可预见的技术挑战。然后，当您移动到最终部署的解决方案时，您可以将这些解决方案应用到更优雅的系统设计中。

冲突解决：使用原型平台，您可以快速执行此功能的几个不同实现，并对结果性能进行基准测试，以分析每种方法的权衡。这不仅节省了时间，而且还能确保您做出正确的设计决策。

募集资金：通过开发一个原型来证明你的想法的可行性，你可以降低投资风险，从而增加你的想法获得资金的可能性。

更容易获得专利：虽然不再需要，但原型仍然是证明“减少实践”的最佳和最安全的方式。此外，专利申请的关键组成部分，如专利图纸和发明人的日志，可以通过原型制作过程开发。

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PCB设计过程-第一步-元件的研究和选择

在设计之前，工程师需要能够选择将执行电路功能的元件。有许多半导体制造商，包括Emulator, National semiconductor, NXP, ROM, Lintel, On Semi和Texas Instruments，生产满足不同规格的器件。工程师可以用多种方法研究零件，包括：

半导体性能数据表(许多可以在datasheetcatalog.com上找到)

厂商网页内容；ADI通过其评估硬件和软件页面提供了许多可供评估的产品。

您可以下载并使用仿真工具来评估该制造商的组件。

PCB设计过程-步骤2 -原理图捕获

原理图捕获包括对元件(电阻器、电容器、放大器、比较器等)进行符号化，并将它们连接在一起，形成一个可视的图表，可以很容易地查看以理解电路的功能。原理图的目的是从理论的角度来观察电路的组成部分。

原理图由元件和导线(也称为网络)的符号组成。

图3 -原理图设计

PCB设计过程-步骤2b -仿真

SPICE仿真是电路元件仿真的行业标准。仿真可用于评估虚拟环境中真实世界组件的行为，从而允许您在设计过程的早期对设计执行高级分析。通过在原型设计的早期阶段可视化电路行为，可以减少错误并提高性能。工程师通常为他们的设计建立示意图，然后模拟和可视化它们的特性。

除了SPICE，还有其他语言和参数可以模拟电路，包括PSpice和HSpice。

要了解更多关于模拟，请查看电子巢模拟基础知识。

PCB设计过程-步骤3 - PCB布局

完成的原理图将被转移到电路板布局。原理图中的每个符号都与一个衬垫图案相关联。焊盘图案直观地表示集成电路或半导体封装的物理尺寸。衬垫图案将元件(如运算放大器)的符号转换为8针矩形封装。在电路板布局阶段，设计被定义为原型制作完成后的最终外观。这意味着定义板的轮廓，放置零件，在铜零件之间创建连接，然后最终出口它们用于制造。

图4 -电路板布局

PCB设计过程-第4步-验证和确认

电路板建成后，工程师需要验证原型的行为。一旦验证，它可以移交给产品开发和准备生产。验证需要对单板进行测量，确保单板的实际性能符合模拟性能(或规格)。