引言
PCB 布局的制作已经经历了多年的发展。 您可能听说过许多流行的 PCB 软件的问世。 例如，Eagle、Cadence-Orcad、Cadence-Allegro、Altium 和 Design Spark 等。 然而，有一款 PCB 布局软件在当今开源社区中很流行。 如果您没听错，那就是 KiCAD，这款软件已经席卷了工程界。
KiCAD 是什么？
KiCAD 是一款免费的开源 PCB 布局工具。 如果您想避免购买用于制作原理图和布线电路板的软件，请选择 KiCAD。 此外，KiCAD 将为您提供全程支持，直至您制造出电路板。 那能有多好呢？ 您需要的一切都在这个一站式、易于使用的 PCB 设计套件中。
Jean-Pierre Charras 于 1992 年开始开发 KicAD。此后，KiCAD 不断发展。 KiCAD 项目旨在成为适合初学者和专业人士的开源 PCB 设计套件。
尽管 KiCAD 是免费的，但向 KiCAD 项目捐款可以使该项目继续进行。 您可以在 KiCAD 网站上下载 KiCAD 应用程序之前进行捐赠。
以下是 KiCAD 的功能
- 原理图输入
- 符号和封装编辑器
- PCB 布局工具
- Gerber 和装配文件生成
- 设计规则检查
- 格柏查看器
- 3D检视器
如何在 KiCAD 中开始 PCB 布局
首先，您应该从以下位置下载 KiCAD 安装程序 KiCAD 的主要网站。 之后，按照安装过程进行操作。 KiCAD 是多平台的，可在不同的操作系统中使用，包括 Windows、Mac 和 Linux。
安装完成后，您可以打开 KiCAD 并运行其 IDE。 您会发现它的使用和导航非常简单。 它有一个友好的 GUI，您可以立即通过小部件选择所需的操作。 或者，您也可以使用右上角的菜单。
创建一个新项目
在进行布局之前，您必须创建一个新项目。 点击 文件 -> 新建装修项目 然后命名您的项目。 尽量不要在项目的路径和文件名中添加空格，以使其与一些您可能很快就会发现有用的脚本工具兼容。 KiCAD 创建一个项目文件夹，其中包含 PCB 设计所需的所有内容，例如原理图和电路板文件。
打开原理图编辑器
- 单击原理图编辑器开始新的原理图设计。 KiCAD 具有功能强大的原理图输入工具，可与符号编辑器配合使用来创建或编辑零件符号。 许多符号和封装已保存在 KiCAD 的内部库中； 您不必担心制作每个零件。 但是，如果您希望创建零件，仍然可以在符号编辑器中进行。
- 单击右侧的“添加符号”工具来插入符号。 有很多符号可供选择。 此外，您还可以选择要使用的零件封装。 拿起符号后，将其放在原理图上。 您可以使用“添加电线”工具互连部件。 单击添加电源符号以插入电源符号，例如 VCC 或 GND。
- 通过双击符号来编辑零件值。 KiCAD 的更高版本会在您放置符号时自动将参考指示符分配给符号。 但是，您可以随时编辑它们或转到工具 -> 注释原理图 自动设置它们的值。 完整注释的原理图和具有完整封装的零件是下一阶段 PCB 布局的关键要素。
- 您可以在电路板上执行设计规则检查。 转到检查 -> 设计规则检查器。 DRC 将列出您在原理图中犯的错误。 您可以相应地修复它们。
- 点击 文件-> 已保存 保存您的原理图。 该应用程序会将您的原理图文件保存在您的项目目录中。
打开 PCB 编辑器
- 完成原理图后，单击上面的绿色图标，从原理图编辑器继续进入 PCB 编辑器。 或者，您可以通过启动 IDE 选择 PCB 编辑器。 KiCAD 具有多功能且易于使用的 PCB 编辑器。 与符号编辑器一样，PCB 编辑器与封装编辑器配合使用，包含数百个封装库。 这些足迹是行业标准。
- PCB 编辑器易于导航。 通过滚动鼠标来放大和缩小。 通过右键单击并在 PCB 编辑器窗口上拖动来平移视图。
- 将原理图中零件符号的每个封装放置在此处。 要继续此操作，请单击上面的“更新 PCB 并更改原理图”图标。
- 如果没有遇到问题，请继续更新您的 PCB。 您的所有零件封装都已准备好放置在 PCB 编辑器区域中。 单击 PCB 编辑器窗口上的任意部件来放置它们。 您会看到这些部分最初被压缩并且彼此紧密间隔。 此演示文稿没问题，因为稍后您将根据零件放置计划放置它们。
- 在放置零件之前，您必须定义电路板区域。 每个 PCB 都需要一个板边或切口来定义该区域。 此过程至关重要，因为大多数 PCB 制造商几乎总是需要此数据。 为此，请找到右侧窗格中的“图层”选项卡。 突出显示 Edge.Cuts 图层。 之后，使用“绘制矩形”工具创建一个矩形。 这个绘制的矩形现在是您的板边缘。 相应地调整其尺寸和厚度。
- 现在您已经有了电路板区域，您可以开始进行零件放置。 单击每个部分将它们移动到您想要的位置。 在进行放置时，您会发现右侧的“图层”选项卡非常有用。 打开或关闭您想要和不想使用的图层。 例如，您可以关闭 F.FAB 图层以清除制造图纸。 您可以打开或关闭 F.Silkscreen 层以显示或隐藏参考指示符。 在放置过程中，您可以通过按 F（用于翻转）更改任何部件的图层（顶部或底部）。 该部分的颜色将根据您的图层颜色而变化。 您还可以更改焊膏和掩模层的视图。
- 您可以通过布线工具开始为电路板布线。 您可以在接线时按 Q 更改走线宽度并按 V 添加过孔。 您还可以通过“图层”选项卡更改轨道的图层。 KiCAD 用途广泛且易于在接线时使用。 您会发现路由工具有时会预测您的最佳路由策略。 要在不使用布线策略的情况下创建路线，请先连接较短的轨道长度。
- 要创建平面（例如地平面），请使用添加填充区域工具。 确保在对话框窗口中选择正确的网络和层。 创建飞机的轮廓； 完成最后一侧后，单击鼠标右键，然后选择关闭轨道。 将需要连接到该平面的部件的引脚连接起来，并确保它们都具有相同的网络。 如果它们具有相同的网络，过孔也会自动连接到平面。
- 放置并接线组件后，修复或编辑参考指示符。 为此，请打开丝印层。 让您的参考远离阻焊层或零件边缘。 丝网印刷油墨掩盖焊膏是不好的。 此外，操作员应使用该板清晰、舒适地看到参考指示符。 如果需要，放置一个图例或线条将您的零件指向其参考坐标系。
- 与原理图编辑器一样，您可以在 PCB 编辑器中执行 DRC。 转到检查 -> 设计规则检查。 继续运行DRC； 您可能会看到一些问题，例如断开的网络、重叠的丝印和浮动的网络。 在 DRC 模式下滚动浏览设计时修复这些问题。 这个 DRC 工具至关重要，因为它通常可以发现肉眼看不见的设计问题。
- 以 3D 形式查看输出。 尽管 KiCAD 是免费且开源的，但它具有大多数免费 PCB 设计软件所没有的 3D 查看器。 3D 视图的细节令人印象深刻。 按键盘上的 Alt-3，您将立即生成 3D 视图。 3D 视图可帮助您可视化您的董事会，以预见任何即将出现的问题。 您还可以直观地看到您的主板可能遇到的任何机箱问题。 要在 3D 中导航您的设计，请使用鼠标的滚动键放大和缩小。 单击鼠标左键可将板倾斜至特定角度。 使用箭头键平移面板。 此外，上面还有导航工具可以简化您的 3D 操作。
结语
这些是在 KiCAD 中制作 PCB 布局的步骤。 KiCAD 有多个组件，其中包括原理图编辑器、PCB 编辑器、符号编辑器、封装编辑器、Gerber 查看器和 3D 查看器等。 您可以从设计之初就通过制作原理图来使用 KiCAD。 然后继续制作 PCB 布局。