制作定制印刷电路板

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在许多项目中，为新电路做电路板是一项关键技能，也是重要的一步，尤其是在初期，当您需要四处移动电线并替换元件时。但是，这种高度的灵活性也使得将电线敲下来变得容易。最终，如果您的项目是管理员，那么您将需要持久性更高的东西。

印刷电路板（PCB）解决了所有这些缺点。但是大多数人甚至都不考虑将一次性项目转换为PCB设计。一方面，PCB制造传统上很昂贵，仅在商业上可行。（一种替代方法是自己进行蚀刻和丝网印刷，这是一个麻烦且耗时的过程。）而且，PCB设计涉及技术上的限制，这对休闲爱好者来说是令人生畏的。但是事实证明，如今您可以非常廉价地生产专业的PCB。

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照片：詹姆斯·特纳

全部装上：电路板的[顶部]之前和[底部]之后都装有零件。 点击图片可放大。

我最近才钻研PCB制造的奥秘，在即将发表的IEEE Spectrum文章中介绍了如何构建机器人数字显微镜。该项目的一部分是可变LED照明系统，要使LED变暗，您需要设计一个脉冲宽调制电路。经过少量研究，我发现了一个基于555定时器芯片，一个功率晶体管，两个二极管，两个电阻和三个电容器的设计。组件数量不多，但足以让我感到恐惧，无法将它们全部挂在面包板上。由于我已经掌握了设计，因此我非常有信心它可以立即使用。这使其成为将其作为PCB的理想选择。

我前一段时间研究过定制PCB。我什至从[url=]CadSoft Computer[/url]下载了Eagle，这是一个PCB设计程序。我喜欢Eagle（后来又回到了这个项目中去了），但是那时候，一块单板的成本（75美元及以上）使我停了下来。这次我发现了[url=]BatchPCB[/url]。

BatchPCB将一堆单独的项目合并到一块大板上，然后在出厂时将它们切开。这种小板的制作成本不到20美元。有一个三周的周转时间，但我并不着急。我致力于设计我的LED调光板。

在此对PCB进行基本检查。PCB由厚的刚性绝缘层组成，顶部和底部带有导电迹线。因为中间是绝缘的，所以顶部和底部的走线可以彼此重叠。为了从一侧到另一侧获取信号，请钻一个称为过孔的孔，就像在板上垂直穿过的走线一样。您还可以为IC，电阻器，二极管和其他分立零件钻孔。迹线通向孔，并且组件具有焊盘，允许将它们焊接到位。

某些组件可能是用于将信号传递到板上的连接器，您也可以在较大的孔周围放上焊盘以直接焊接外部导线。您甚至可以在顶部和底部之间添加带有痕迹的图层，尽管这可能会变得昂贵。在BatchPCB中，两层板的成本为每平方英寸2.50美元（约合每平方厘米0.40美元），而四层板的相同面积的成本为8美元（约合1.24美元/ cm2）。

创建定制PCB的第一步是布局示意图。将您的组件（通常来自设计软件随附的组件库）放置在画布上，然后用表示电气连接的线连接引脚。您可能会发现自己对相同的零件号有多种选择。这是因为许多组件采用不同的封装，例如DIP（双列直插式封装）芯片或表面贴装芯片。对于业余PCB，几乎总是希望使用笨重的大型DIP和SIP（系统级封装），因为它们在业余场所很容易找到，并且比表面安装的器件更容易焊接。商业应用。尽管各种包装选项在示意图中看起来都一样，

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照片：詹姆斯·特纳

董事会会议室：首先对组件进行布局[左]，然后对它们进行整理并布线[右]。 点击图片可放大。

除了组件和互连之外，还必须放置任何需要的电源或接地信号。为此，Eagle库包含VCC，VDD和GND等组件。您还必须记住将连接器放置在板上以接通电源和接地，并将板连接到外部设备（例如LED或电位计）。

当您拥有一切所需的东西时，可以运行电气规则检查或ERC，以确保没有明显的错误。常见的问题包括看起来好像已连接但没有连接的电线（在Eagle中，连接的电线在交叉点处有小点）以及您忘记连接的电源或接地连接。请记住，ERC仅验证设计的电气性能，而不是电路板将实际执行您想要的操作！

对原理图满意后，可以切换到电路板布局视图。当您第一次在Eagle中执行此操作时，组件会随机分散，导线直接连接在引脚之间。您应该以一种有意义的方式来移动组件（例如，边缘的连接器）。但是，您仍然会留下老鼠的巢。为了生产电路板，必须将信号分配给一层，并且同一层上的不同信号不能接触。

有了Eagle，您必须手动进行此操作，除非您为专业版付费，该专业版具有自动布局功能，可通过按一下按钮路由信号。一些PCB供应商提供了自己的设计工具，这些工具也可以为您完成。

布置好信号后，您最终可以运行设计规则检查或DRC。这样可以确保您不会在信号线附近或钻孔之间，或电路板的末端之间形成钻孔。这些规则是可定制的，并且BatchPCB提供了一个文件，该文件将使用其首选的DRC值设置Eagle。如果您的设计通过了DRC，就可以上传设计文件了。

您也可以（并且应该）使用特殊层在顶部添加丝网印刷文字。此打印指示组件应在何处带有轮廓和零件编号，因此您不会将100K电阻放在应该放置1K电阻的位置。

PCB制造的通用语言是Gerber文件，该文件以该格式的原始创建者Gerber Systems命名。每个板将有多个文件。每一层都有一个，焊盘的位置也一样。单独的“钻孔文件”定义了要在板上钻孔的位置。

当您将这些文件上传到BatchPCB时（遵循站点上的一些相当完整的演练），BatchPCB运行其自己的DRC，并生成图像文件，显示完成的图层的外观。您可以将它们打印出来，并确保将组件放入孔中。最后，只需为BatchPCB提供您的付款信息，然后坐几个星期即可。

当我的董事会到来时，我感到非常高兴。从丝网印刷的组件符号来看，它们看起来是如此专业。更妙的是，他们表现出色。我订购了两块板，并支付了20美元（其中14美元用于安装和运输）。因此，我以每张有效10美元的价格获得了自己的开发板。数量更多时，定价会更好。

如果您从未设计过PCB，我强烈建议您使用。花20美元，你会冒很多时间，但几乎没有钱。您会感到自己拥有自己制作的具有商业质量的董事会的骄傲吗？无价。

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