第 0 阶段 · 图形转换课 · 必须掌握

0-05 从原理图到实物:逻辑连接如何变成 PCB 上的铜连接

看懂同一组端点,怎样从图上的连接要求变成板上真正导电的铜路径。

学习本课前,你需要知道

如果还不熟悉,可以先回看对应基础课。

上一课读懂了“R1 的 2 号端要与 D1 的 1 号端相连”。这一课只跟踪这组连接,看它怎样落到 PCB(印制电路板)上。

快速理解 · 同一个器件,需要两种表达

Symbol(原理图符号) 表达器件及其电气连接端点。Footprint(封装焊盘图形) 则描述它在板上的焊接位置和相关外形信息,工作中也常简称“封装”。

上一课的 Package(封装)说的是器件本身的外部形式;这里说的是为这个器件在板上准备的图形与焊接位置。两者要匹配,但不是同一个对象。

同一组端点,从连接要求到真实铜路径
原理图连接变成板上的铜连接原理图要求电阻 R1 的 2 号端与发光二极管 D1 的 1 号端相连。 原理图:先确定相连的端点 R1D11212 要求相连,不代表这根铜线已存在 R1D1 1212 端点身份保持不变:R1 的 2 号 ↔ D1 的 1 号
只展示 R1 的 2 号与 D1 的 1 号之间的连接;其余网络省略。尺寸、外形与转角仅为教学示意。

当前:原理图。两端的身份已经确定;线的弯折不规定实物摆放位置。

图中沿用教学约定:D1 为 LED(发光二极管),1 号为阳极、2 号为阴极。这里只截取灯前连接,不是完整的点灯电路;真实型号的端号应查资料。

快速理解 · 编号对应,比左右位置更重要

Pin(引脚) 对应板上相应的 Pad(焊盘)。原理图要求哪一端相连,转换到板上后仍要连对应编号的位置。

本图只跟踪下面这一组;其余引脚仍然存在,只是它们的连接没有在局部图中展开。

原理图端点板上目标
R1 的 2 号引脚R1 对应的 2 号焊盘
D1 的 1 号引脚D1 对应的 1 号焊盘
为什么?深入理解 · 为什么不能选距离最近的焊盘

图上的逻辑连接由端点身份决定,不由距离决定。若本应连到 D1 的 1 号,却接到了 2 号,即使铜线连续、外观整齐,仍然改变了电路连接,可能使灯不工作或失去预期功能。

符号的引脚排列、器件真实端子排列和板上图形可能朝向不同,所以不能只认“左边那个”。实际映射必须核对器件资料与设计库;本图的同号对应只是清楚展示这个原则,不代替真实型号的检查。

快速理解 · 飞线是提醒,铜线才是连接

Net(网络) 表达哪些端点应该直接相连。板上还没画好铜路径时,软件可以用 Airwire / Ratsnest(飞线 / 未布线连接提示) 把需要连接的焊盘提示出来。

单条提示常称飞线,许多这样的提示合起来也称鼠线或飞线集合。图中的细虚线不是金属,也不是必须沿着走的路线;它只回答“还有谁需要接上”。

点击“完成铜连接”后,出现 Trace(走线),表示两个目标焊盘之间有了实际的铜路径。这个局部提示因此消失;本图没有宣称整块板已经完成。

为什么?深入理解 · 为什么形状变了,连接却可以不变

原理图表达的是逻辑关系,纸上线的拐弯没有给实际板子规定精确位置。板上则要考虑真实尺寸和空间,因此器件位置、铜线长度与拐弯方式可以和原理图不同。

只要正确端点之间的连接关系保持一致,这种空间变化不一定改变电路的逻辑。但真实设计仍有其他限制,不是所有任意形状都合适;这些限制在后续课程分别学习。

软件把飞线隐藏起来,不等于铜连接完成。本课只在点击画出对应铜路径后移除这一条提示,是为了表达“已经实现这组连接”,不是模拟隐藏飞线的操作。

工程应用 · 网络不一定只靠细长走线实现

Plane(平面铜区域) 是面状铜连接,Via(过孔) 可以连接不同铜层。真实网络可能通过走线、面状铜或过孔共同实现。

本课只认识这几种连接方式的名字,不学习层设置、过孔类型或建立方法。先把“应该相连的端点,要由实际导电结构实现”这个模型建立好。

一个小练习 · 先按编号找端点

在图中找到 R1 的 2 号和 D1 的 1 号,自己说一遍:原理图要求什么,飞线提示什么,铜走线又实现了什么?

原理图要求 R1 的 2 号连接 D1 的 1 号。为了画线方便,改接 D1 的 2 号,可以吗?
提示

电连接认端点身份,不认哪个焊盘更顺手。

以后做布局布线有什么用 · 三件事要一起核对

做 Layout(布局布线)时,先确认位号对应正确器件,再确认封装图形适合器件的实际结构,最后核对引脚、焊盘编号与网络是否对应。

若外形或焊接位置错了,器件可能装不上;若编号映射错了,器件可能装得上却接错电。确认这些基础关系以后,布局和布线才有正确的起点。

本课记住四件事

  • 原理图规定“谁与谁相连”,板上设计把它变成真实空间中的连接。
  • 原理图符号、器件封装和板上的封装焊盘图形各有用途,需要正确对应。
  • 引脚到焊盘要按身份和编号核对,不能只看左右或远近。
  • 飞线是未完成连接的提示;实际铜路径才会实现板上的连接。

下一课把视野从这一条连接拉远,看看布局布线工程师怎样把一份设计输入变成可以交付的整块板。

来源与教学边界

【基础补充】正文与局部图示为原创;原理图与连接数据的关系和引脚到焊盘编号的对应原则用于基础概念核对。图中转换是教学状态切换,不是电路板软件的实际导入、自动布线或检查结果。

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  • 9-16Stage 9综合练习:为一版高速Layout作出有依据的判断待开放
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11项目实战待开放

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