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PCB设计流程和原型设计
本文解释了原型设计和产品开发在PCB设计流程中的重要性。在解释了两个阶段之间的差异之后，继续描述了最适合设计流程每个阶段的各种工具。 PCB设计基础知识系列是Internet上的免费资源，可用于学习印刷电路板（PCB）的原型。这些资源的选择包括术语介绍，设计好的实践以及诸如原型制作之类的其他内容。、
介绍
尽管PCB设计流程可以通过多种方式进行划分，但一般将其视为具有两个基本阶段：原型设计和产品开发。
原型设计发生在设计的最早阶段，涉及单个工程师研究如何定义特定系统或应用程序。此阶段的实验性质对于能够开发符合规格的硬件至关重要。设计经过验证后，可以传递到设计流程的后期（即产品开发）。原型制作阶段的最终目标是拥有一款准确，高效且符合规格的成功产品。您希望通过尽可能少的原型迭代来完成此任务，以充分化时间和资源。
产品开发是关于使PCB为最终应用做好准备。该原型已经满足设计规范（滤波，放大，采集，测量等），现在可以采用该设计并使用设计中的优质实践来实施它。大多数公司的个人都是布局专家，并且参与产品开发。在此设计阶段，您正在开发制造产品，因此，您担心增加产品良率和减少制造再生产。
了解这种差异非常重要，因为有各种工具最适合设计流程的每个阶段。尽管可以为产品开发委员会提供布局专家，但研究人员通常是领域专家。领域专家需要能够快速设计，而不必是原理图捕获，仿真或布局方面的专家。
例如，要进行原型制作，您需要能够：
快速定义电路原理图
您需要使用更高分析技术来验证电路行为
轻松将原理图传输到布局
准确验证设计的行为
对于PCB设计基础知识，我们将专注于原型设计阶段，并帮助您（个人设计师）了解有关开发PCB原型的更多信息。
我们可以将上图所示的原型制作阶段（“设计”>“原型制作”>“验证”）分为四个步骤：零件研究和选择，原理图捕获和仿真，电路板布局以及验证和确认。
为什么要原型？
进行原型制作有六个主要原因：
尽早而廉价地失败： 真正的创新总是会包含失败的风险。通过构建原型，您可以快速淘汰那些无效的方法，而将精力集中在那些有效的方法上。
收集更准确的需求： 由于需求不足，几乎所有项目成本中的一半归功于返工。通过开发一个有效的原型，您可以演示该功能，以帮助巩固最终设计的要求。
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的和不可预见的技术挑战。然后，当您转移到最终部署的解决方案时，可以将这些解决方案应用于更优雅的系统设计。
解决冲突： 利用原型平台，您可以快速进行该功能的几种不同实现，并基准测试结果性能，以分析每种方法的权衡。这样可以节省时间，但也可以确保您做出正确的设计决策。
集会财务支持： 通过开发一个原型来演示您的想法的可行性，可以降低投资风险，因此可以提高您的想法获得资助的可能性。
更加轻松地申请专利： 尽管不再需要专利，但原型仍然是证明“减少实践”的好的和最安全的方法。此外，可以通过原型制作过程来开发专利申请的关键组件，例如专利图纸和发明人的日志。
PCB设计流程-步骤1-零件研究与选择
甚至在设计之前，工程师都必须能够选择将使电路起作用的组件。有许多半导体制造商，包括模拟设备，美国半导体，恩智浦，罗姆，凌特公司，安森美半导体和德州仪器（TI），其制造的设备可以满足各种规格要求。工程师可以使用多种方法来研究零件，包括：
有关半导体性能的数据表；ADI公司通过其“ 评估硬件和软件”页面提供了许多产品供评估。
可以下载仿真工具并将其用于评估该制造商的组件。
PCB设计流程-步骤2-原理图捕获
原理图捕获涉及对元件（电阻器，电容器，放大器，比较器等）进行符号表示，然后将它们接线在一起，形成一个直观的图表，可以轻松查看以了解电路的功能。原理图的目的是从理论的角度查看电路的构建块。
原理图由组件符号和电线（也称为网络）组成。
PCB设计流程-步骤2b-仿真
SPICE Simulation是电路组件仿真的行业标准。仿真可用于评估虚拟环境中现实世界组件的行为，从而使您可以在设计流程中更早地对设计进行高分析。通过在原型设计的最早阶段可视化电路的行为，可以减少错误并提高性能。工程师通常会构建其设计原理图，然后模拟并可视化其特征。
除了SPICE，还有其他语言和参数可以模拟电路，包括PSpice和HSpice。
要了解有关仿真的更多信息，请查看SPICE仿真基础知识。
PCB设计流程-步骤3-电路板布局
完成后的原理图将转移到电路板布局。原理图中的每个符号都与焊盘图形关联。焊盘图形直观地表示了IC或半导体封装的物理尺寸。焊盘图案将组件（例如运算放大器）的符号转换为8引脚矩形封装。在电路板布局阶段，定义了设计，因为最终将在原型化时看起来。这意味着定义电路板轮廓，放置零件，在铜零件之间建立连接，然后最终导出以进行制造。
PCB设计流程-步骤4-验证与确认
电路板制造完成后，工程师需要验证原型的行为。一旦通过验证，就可以将其移交给产品开发并为制造做好准备。验证需要从电路板上进行测量，并确保真实性能满足模拟性能（或规格）。