跟我一起进行kiCad设计(五)

终于进入PCB的设计阶段了！

1， 编辑PCB工作页面信息

图1 PCB页面信息编辑命令按钮

PCB页面的信息和原理图的界面一致，直接输入需要的信息如下：

图2 PCB页面信息输入

再查看PCB右下角的信息已经更新了， 见图3

图3， 更新后的PCB页面信息

2，PCB叠层设计

在开始具体的PCB布局和布线之前，第一个任务是设置PCB的叠层和约束条件。

点击board setup按钮进入叠层的设置：

图4，PCB叠层命令按钮

这个页面包含了叠层设置和约束条件设置两部分，点击左上的layers：

在右边显示出层数选择和PCB厚度设定。一般来讲PCB的厚度默认选择1.6mm。

kicad的层数支持最高32层， 基本能够满足所有的PCB设计要求。

图5，PCB层数设置

在此先简单介绍一下各个图层的意义：

kicad使用F即front来表示top层， 使用B即back来标示bottom层。

F.CrtYd: 通俗讲就是放置元件所需要的面积设定， 一般比元件真实的size大一些；

Fab，元器件的位置图，是一个机械层，给焊接厂家使用的，特别是当丝印层不显示的时候；

Adhes：

Paste： 焊锡膏层，也就是钢网按照这层来开.

silks: 丝印层

Mask：阻焊层

Cu: 信号层， 用来具体走线的铜皮层。

图6，PCB层数选择

图7，PCB 4层设定

如果选定4层，可以看到比二层的PCB多了两层内层： in1.cu和 in2.cu。如图7所示。

3， PCB 约束条件的设定

在board setup界面选择 Design rulers

图8 设计约束规则

具体的约束规则需要综合考虑板子尺寸，信号频率，电流以及制板工艺等等，在此可以参考jlc的工艺：

https://jlcpcb.com/capabilities/Capabilities

图9 JLC最小过孔

图9 JLC 孔与孔的最小距离

kiCad可以对信号进行分组，然后针对不同的组信号，设定不同的信号约束条件，

下图是默认的信号规则，例如线间距0.2mm，信号线宽度最小0.25mm等。

图10 kiCad的信号分组以及默认规则

我们的板子比较简单，所有的信号可以采用默认值。这里为了展示操作，本人新建了一个power组，来设定电源信号—+9v和GND的信号线规则，例如，信号宽度0.5mm，信号间距0.4mm等等。然后在右下角，将+9V和GND信号归类为Power组。

图11 kiCad的添加信号分组以及规则

图12 +9V and Gnd 信号归类

点击“Tracks&Vias” 可以预先设定一些走线的宽度和过孔的大小，如图13所示。 添加完成后可以在PCB工作界面中通过下拉框来选择，如图14和图15.

图13 增加预定义的走线宽度和过孔大小

图14，选择走线宽度

图15，选择过孔大小

4，PCB外框设计

PCB叠层和约束规则设置完成后，第二步是设定PCB的外框

首先选中Edge.Cuts层

图16， 选中Edge.Cuts层

在Edge.Cuts层根据实际的需要绘制PCB的外框。这里直接绘制一个矩形框，如图18所示。

图17， 外框绘制命令

图18， 绘制的矩形外框

5，PCB元器件的基本操作

在进行具体的PCB布局布线之前熟悉一下kiCad的PCB基本操作：

5.1 移动

（1）， 将鼠标悬浮放置在元件上面， 或者单击选中器件

图19  鼠标悬浮放置在元件上面

（2）， 使用快键键M或者右击选择Move：

图20  移动元件

5.2 旋转

（1）， 将鼠标悬浮放置在元件上面， 或者单击选中器件。

图21  鼠标选中元件

（2）， 使用快键键R

图22 旋转器件 

5.3 翻转

通过翻转命令可以把前进放置在front层或者back层。

（1）， 将鼠标悬浮放置在元件上面， 或者单击选中器件

图23  鼠标选中元件

（2）， 使用快键键F

图24 翻转器件

5.4 对齐

（1）, 选中要对齐的器件

图25  鼠标选中元件

（2）， 右击 Aligh/Distribute->Align to Top/Bottom/Left….

图26  对齐元件命令

如果选择align to Top，效果如下：

图26  Top对齐元件

6，PCB的布局

6.1 交叉选择

选中器件在Eeschema中，例如选中R2， 在PCB中R2将高亮。

图27 交叉选择元件

6.2 器件布局

通过移动，旋转等等对元件的操作，一般按照信号方向来布局PCB。具体的项目会有不同的要求。

布局好的PCB如下图所示：

图28 完成元件的布局

7，PCB 走线

PCB走线之前需要确保选择正确的层。对于2层板子，只能在F.Cu或者B.Cu两层进行。

图29 选择走线层

kiCad的走线命令可以点击按钮或者通过菜单选择：

图30 PCB走线按钮

图31 PCB走线命令

下面4个图显示了从顶层到底层的一个走线过程：

图32 PCB顶层走线

图33 PCB走线过程中选择放置过孔

图34 PCB走线过程中放置过孔

图35 PCB底层走线

完成PCB走线后的PCB图：

图36 PCB完成走线

8，PCB 敷铜

出于电气性能以及EMC/I的考虑, PCB最好在顶层和底层进行敷铜处理。

图37 PCB敷铜按钮

选择敷铜的网络信号为GND：

图38 PCB敷铜设置

最终完成敷铜，效果如下：

图39 完成PCB的敷铜

9，PCB DRC

完成设计的PCB设计需要进行DRC检查：

图40 DRC命令

图41 运行DRC

图42 运行DRC的报错信息

图43 DRC错误的标示符号

根据提示的信息，我们知道J1封装的引脚之间的距离太小，不满足规则条件。 因此双击各个引脚修改焊盘间距：

图44 修正DRC错误

图45 通过DRC