PCB设计的学习，首先至少得学会一门EDA软件，然后熟练应用它。之后，再来学习PCB设计的各种技巧，各种电路模块的设计、各种典型产品的PCB设计，这里以最常用的Altium Designer软件为例来讲解使用。
（1）常用快捷操作
器件的放置，以两个三极管2N3904为例，单击“库面板”，找到2N3904元件，双击或右键选择“place 2N3904”，在原理图区就会出现一个元器件图样跟随鼠标点击处。此时按下“Tab”键，可以为此元件设置属性，如Designator（元件编号）等。
在需要放置元件的地方单击鼠标，元件完成放置，此时，鼠标光标处仍有一个元件图样跟随（此时如果不需要继续放置相同的元件，按鼠标右键即可取消放置）。此时按“X”，使得元件沿x轴方向翻转（镜像，按“Y”则元件沿y轴方向翻转）。翻转完成后，在需要放置的地方单击鼠标左键，完成放置，结果如图5.20所示，这样放置的两个元件可以自动编号。
图5.20 器件的放置
（2）文件结构
Altium Designer完整的电路板工程包含两个部分，如下所述。
1）原理图和原理图库
原理图包含电路的电气结构，主要是元件和元件间的连接线。原理图需要检查一些常见的错误，比如重复部件号，单端网络等。原理图库包含元件的定义，包括引脚，封装类型等。这里需要注意的是实际封装和元件定义的封装是否对应。
2）电路板图和电路板库
电路板图是由原理图生成的，经过调整元件的摆放最终生成实际的电路板。电路板库包含元件的封装定义。
①原理图。原理图的编译和检查。常见错误，错误类型可在错误报告中查看和设置（project-projectoption-error report）。
duplicate designator，重复的器件号（每一个原理图上的器件的器件号应该是独一无二的）。
Floating net labels悬浮网标，网络标识没有停靠到任何网络上。
Nets with only one pin单端网络，器件有一个端点没有接到任何网络上。
②原理图中器件的重新连续编号。相关操作在tools-annotate-annotate schematic中选中需要修改的原理图（图5.21）。
图5.21 原理图
在Proposed Change List中，选中不用修改的器件号，然后选择锁定，锁定后的器件号变成灰色，然后单击下方的Reset All，未被锁定的器件号变成问号，然后单击下方的Update Change List，可以为未锁定的器件重新编号，最后Accept Change，在弹出的窗口中单击Excute Change，完成修改。
（3）原理图批量封装信息更改
选中一个器件，然后右键菜单里选择Find Similar Objects，在弹出的窗口里，找到Current Footprint，在右边的规则里选择same，然后在下面的复选框里选中Select Matching（如果不勾选这个选项，则只会高亮符合规则的目标），然后选择Apply，这样就会选中所有符合规则的目标，最后单击“OK”按钮，弹出SCH Inspector，修改里面的Current Footprint，即可达到批量修改封装的目的。
批量修改Part Comments（比如电阻阻值，电容容值等），原理同上。
（4）原理图导入到PCB文档
1）导入之前的封装完整性检查
在从原理图导入到PCD之前，需要对封装进行检查。
首先是导入，从原理图的Design菜单里选择Update PCB Document（或者从PCB编辑界面Import Change），如图5.22所示。
图5.22 Update PCB Document
Validate Changes之后，选择Only Show Errors，如果有错误的地方，会在上面显示出来，从上面的图示可以看出，有两个元件的封装没有找到，因此没有导入成功。
可以根据错误的提示去找相应的部件，看有没有对应的封装。如果没有找到对应的封装，可以在PCB库里面根据实际元件的图纸设计一个对应的封装，或者从外部导入一个已有的封装。
2）直接导入和第三方导入
直接导入如图5.22所示。
第三方导入是利用第三方生成的网表导入表5.1。
表5.1 第三方生成网表数据
注：用铜皮作导线通过大电流时铜箔宽度的载流量应参考表中的数值降额50%去选择考虑！
由于敷铜板铜箔厚度有限，在需要流过较大电流的条状铜箔中，应考虑铜箔的载流量问题。仍以典型的0.03 mm厚度的为例，如果将铜箔作为宽为W（mm），长度为L（mm）的条状导线，其电阻为0.0005×L／W（Ω）。另外，铜箔的载流量还与印刷电路板上安装的元件种类、数量以及散热条件有关。在考虑到安全的情况下，一般可按经验公式0.15×W（A）来计算铜箔的载流量。
PCB电路板铜皮宽度和所流过电流量大小的计算方法如下所述。
一般PCB板的铜箔厚度为35μm，线条宽度为1 mm时，那么线条的横切面的面积为0.035 mm2，通常取电流密度30 A／mm2，所以，每毫米线宽可以流过1 A电流。
（二）电子电路板制作
以制作的一个使用LD3320基于非特定人语音识别技术的语音识别／声控芯片的模块单层电路板为例，分印出PCB电路布局、裁剪覆铜板涂抹抗蚀刻蓝油、曝光、显影、腐蚀、脱膜、打孔等制作流程来较为详细地说明感光法制作单面PCB的过程。
（1）打印出电路布局
根据原理图.sch文件，设置好元器件的封装尺寸，进入.pcb文件。合理设置PCB布局，同时设置好电路所在的层面，如图5.23所示。
把整个电路布局放置在机械层1，观察是否有遗忘的飞线，在pcb设计中非常重要。打印预览，在页面设置中选择缩放模式为“Scaled Print”，缩放为“1”，即为实际的1∶1打印，颜色设置为“灰度”，如图5.24所示。
图5.23 设置电路所在的层面
图5.24 颜色设置为灰度
在打印预览中，在打印空白处单击右键，选择适配（configuration），进入属性设置框，若没有“mechanical”，单击右键，再单击插入层（insert layer）。若有层“top overlay”，则单击右键“delete”将该层删除。将孔（holes）的选项打钩。配置好后单击“OK”按钮。图中黑色部分都是将要腐蚀掉的部分，白色部分都是铜箔，焊盘中间黑色的孔也是将要腐蚀掉的部分。由于是采用感光法制作PCB，与抗蚀刻蓝油有关，一般使用的是负片输出打印。即黑色部分为碳粉，在紫外线曝光时阻挡抗蚀刻蓝油硬化，在显影溶液中可以被溶解掉，而白色部分没有碳粉，经过紫外线曝光后硬化，不能被显影溶液溶解，覆盖住铜箔，如图5.25所示。
图5.25 采用感光法制作PCB
选择打印机驱动，打印在A4纸上查看打印效果，然后再打印在硫酸纸上。透过灯光查看打印好的硫酸纸，可以看到打印出来的黑色碳粉不是完全严密的，有空洞的感觉，这就需要用到增黑剂。然后用软毛笔刷沾上增黑剂，轻轻刷打印好的硫酸纸。注意：只能从一个方向刷，并且只能刷一次。因为如果刷到同一个地方，增黑剂将会使碳粉溶解，碳迹将变化并使打印好的电路变得模糊不清，如图5.26所示。
图5.26 打印
（2）裁剪覆铜板，涂抹抗蚀刻蓝油
比照打印在A4纸上面的电路，裁剪略大于电路布局的覆铜板。用细砂纸打磨覆铜板，用锉刀打磨板子边缘。并用纸擦干，然后用吹风机吹干覆铜板。涂抹并干燥抗蚀刻蓝油是非常重要的一步，也是整个制作过程中相对费时的一步。首先在覆铜板上均匀涂抹一层抗蚀刻蓝油，越薄越好，利于干燥。在薄薄的一层抗蚀刻蓝油干燥后，再均匀地涂抹一层抗蚀刻蓝油。目的是防止抗蚀刻蓝油太薄，曝光、显影、腐蚀时线迹被腐蚀。当然，除非那层抗蚀刻蓝油涂抹得非常均匀，如图5.27所示。
图5.27 抗蚀刻蓝油涂抹
（3）曝光
将打印好的硫酸纸，打印面（即打印的有碳迹的一面）在上面，涂抹并干燥后的覆铜板放到打印好的电路布局上面，然后曝光。曝光时间自己调试把握，与曝光灯离板子的距离有关。本例的曝光时间为10 min左右。曝光太少，在显影这一步不能显示完整的电路，曝光过度，电路将完全被覆盖。
（4）显影
先把曝光后的覆铜板放在一个容器内（不能是金属的，有腐蚀性的）。显影几分钟，并用毛刷刷掉溶解的抗蚀刻蓝油。曝光时，碳迹（黑色部分）遮挡部分没有曝光，可以被显影剂溶解，留下了固化后的抗蚀刻蓝油部分。用水冲洗后，显影后的电路板如图5.28所示。
图5.28 显影后的电路板
（5）腐刻
用台钻打孔，以用来悬挂覆铜板，因为腐蚀槽较深且较窄。将覆铜板悬挂在蚀刻剂内腐蚀。冲洗覆铜板，通过灯光的照射查看腐蚀好后的覆铜板的腐蚀效果，如图5.29所示。
图5.29 腐蚀效果
（6）脱膜
将腐蚀好并冲洗后的覆铜板放到脱膜剂里面，等待脱膜完成。脱膜完成后，用水冲洗干净，用纸擦拭干净，并用吹风机吹干覆铜板，如图5.30所示。
图5.30 脱膜
（7）打孔
用相应孔径的钻头打孔。用细砂纸打磨电路板，用水冲洗干净，用纸擦拭干净，并用吹风机吹干电路板。涂抹松香水，防止电路板铜皮被氧化，然后自然晾干或用吹风机吹干，如图5.31所示。
图5.31 打孔
（三）高精度测量仪器及其应用
（1）信号发生器的概念及应用
信号发生器又称信号源，是在电子测量中提供符合一定电技术要求的电信号的设备，并能提供不同波形、频率、幅度大小的电信号，主要是正弦波、方波、三角波、锯齿波和脉冲波等，为测试提供不同的信号源。它与电子线路中的电流源、电压源的区别在于其提供的是电信号，而后者提供的是电能。
1）分类
信号发生器可按输出波形和输出频率两种方法进行分类。
①按输出波形分类，信号发生器可分为以下4种类型。
a.正弦波信号发生器：可产生正弦波或受调制的正弦波。
b.脉冲信号发生器：可产生脉宽可调的重复脉冲波。(www.daowen.com)
c.函数信号发生器：可产生幅度与时间成一定函数关系的信号，如正弦波、三角波、方波、锯齿波和钟形波脉冲等。
d.噪声信号发生器：可产生各种模拟干扰的电信号。
②按输出频率可分类，信号发生器可为以下6种类型。
a.超低频信号发生器：频率范围为0.0001～1 kHz。
b.低频信号发生器：频率范围为1 Hz～1 MHz。
c.视频信号发生器：频率范围为20 Hz～10 MHz。
d.高频信号发生器：频率范围为200 kHz～30 MHz。
e.甚高频信号发生器：频率范围为30～300 Hz。
f.超高频信号发生器：频率范围为300 MHz以上。
2）典型agilent 33522A型信号发生器的主要特性
①30 MHz双通道模式、正弦波、方波和脉宽波形，可支持更多应用。
②信号保真度。保真度越高，就越可靠。该波形发生器能够保证它产生的任何信号的抖动均小于40 ps，超过现有的函数和任意波形发生器10倍以上。它具有同类产品中最高的16位分辨率、小于0.04%的总谐波失真、高达250 MSa／s（16位）的采样率、可选的、高稳定性时基和任意波形存储器扩展能力。
③灵活的信号生成。33522A能够生成双音频信号，用于电信设备测试中的双音多频（DTMF）信号应用。33522A发生器还特别提供一个灵活的双通道模式，包含频率与幅度耦合的差分通道以及合成输出通道。这一功能在器件（例如心脏起搏器等）测试应用中非常重要，因为这些应用需要两个清晰信号进行定时和交互，才能正常运行。
④逐点波形。具有真正的逐点生成任意波形能力，可预防混叠并确保出色的精度，生成更广泛的波形。定义任意波形时，该型号可利用专利技术提供的输入控制功能。这项控制功能等同于采用多个不同波形序列，对更复杂的逐点波形进行定义。
⑤可以同时执行参数设置、信号查看和波形编辑等任务。标配USB和LAN（符合LXI C类标准），可快速、轻松地连接至PC或网络；并配有GPIB选件。其还能够通过浏览器连接至内置网页，进行远程操作。
3）技术指标
已校准仪器在0～55℃的工作温度范围内放置至少2 h，再经过45 min预热后，可保证性能。全部技术指标均包括测量不确定性，并且符合ISO 17025标准。
①典型值。表示80%或以上仪器均可达到的典型性能；该数据并非保证数据，并且不包括测量不确定性，仅在室温（约23℃）条件下有效。
②额定值（nom）。表示平均性能或由设计确定的特性值，例如连接器类型、物理尺寸或运行速度。该数据是在室温（约23℃）条件下测得的，并非保证数据。
③测量值（meas）。表示为了同预期性能进行比较，在开发阶段测得的性能特征。该数据是在室温（约23℃）条件下测得的，且并非保证数据。
④精度。表示指定参数的可追踪精度，包括测量误差、时基误差和校准源不确定性。
和方根方法得出随机测量误差，并与M相乘，即得出预期置信度。系统误差由时滞误差、触发定时误差和时基误差（视具体测量类型而定）线性相加得出。
⑤置信度。如需99%的置信度，在精度计算中设定k＝2.5；如需95%的置信度，在精度计算中设定k＝2.0。
4）使用注意事项
使用前应认真阅读仪器说明书，了解其基本性能、使用方法；接通电源前，检查测量装置的接线是否正确；仪器的量程、频段、衰减、输出等旋钮是否有松脱、错位现象；仪器预热；在仪器通电并充分预热后，进行电气调零，将仪器的输入端短路，调节仪器使其读数指示零或规定值。对于具有内部校准装置的仪器，使用前要正确校准，正确连接测量电路连线，并选择合适的量程，日常维护应注意：防尘、防潮、防腐、防振动等。
5）信号发生器原理
①利用文氏桥振荡电路，产生正弦波，RC可调频率，如图5.32所示。
②产生的正弦波通过滞回比较器产生方波，通过稳压管得到想要的幅值，如图5.33所示。
图5.32 产生正弦波
图5.33 产生方波
③过积分电路将方波变换成三角波，如图5.34所示。
④过比例电路将三角波转换成锯齿波，如图5.35所示。
图5.34 变换三角波
图5.35 转换成锯齿波
（2）示波器的概念及应用
1）示波器的基本概念
示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器。它能将肉眼看不见的电信号变换成看得见的图像，便于人们研究各种电现象的变化过程。示波器利用狭窄的、由高速电子组成的电子束，打在涂有荧光物质的屏面上，就可产生细小的光点（这是传统的模拟示波器的工作原理）。在被测信号的作用下，电子束就好像一支笔的笔尖，可以在屏面上描绘出被测信号的瞬时值的变化曲线。利用示波器能观察各种不同信号幅度随时间变化的波形曲线，还可以用它测试各种不同的电量，如电压、电流、频率、相位差、调幅度等。
2）作用
用来测量交流电或脉冲电流波的形状的仪器，由电子管放大器、扫描振荡器、阴极射线管等组成。除观测电流的波形外，还可以测定频率、电压强度等。凡可以变为电效应的周期性物理过程都可以用示波器进行观测。
示波器可以分为模拟示波器和数字示波器，对于大多数的电子应用，无论模拟示波器和数字示波器都是可以胜任的，只是对于一些特定的应用，由于模拟示波器和数字示波器所具备的不同特性，才会出现适合和不适合的地方。
模拟示波器的工作方式是直接测量信号电压，并且通过从左到右穿过示波器屏幕的电子束在垂直方向描绘电压。
数字示波器的工作方式是通过模拟转换器（ADC）把被测电压转换为数字信息。数字示波器捕获的是波形的一系列样值，并对样值进行存储，存储限度是判断累计的样值是否能描绘出波形为止，随后，数字示波器重构波形。
数字示波器可以分为数字存储示波器（DSO）、数字荧光示波器（DPO）和采样示波器。
3）典型DL9040数字示波器的使用
①设置菜单（图5.36）。
图5.36 设置菜单
②触发（图5.37）。
图5.37 触发
③波形采集（图5.38）。
图5.38 波形采集
④操作、显示、分析和搜索（图5.39）。
图5.39 操作、显示、分析和搜索
⑤历史存储（图5.40）。测量波形时，可以将数据加载到采集内存，并在DL9000的屏幕上浏览相关波形。连续测量时，发现异常波形后即使停止测量，屏幕上通常会显示停止测量前的最新波形，无法仔细观测异常的波形。但通过历史存储功能，停止波形采集后就可以显示保存在采集内存中的过去采集到的波形数据。另外，还可以在历史波形中搜索符合指定波形条件的波形。搜索条件有下述6种。
图5.40 历史存储
a.搜索经过（或不经过）指定搜索区域的波形条件：波形区域／矩形区域／多边形区域。
b.搜索在（或不在）指定测量值范围内的波形条件：波形参数的自动测量／FFT运算值／XY波形区域通过矩形区域搜索历史波形。
⑥放大波形（图5.41）。可以沿时间轴或电压轴放大显示波形，并且可以同步放大两个区域的波形。通过此功能，可以详细观测长时间内采集到的波形的某一个部分。另外，可以指定放大区域或放大位置（放大框的位置）。
图5.41 放大波形
⑦波形参数的自动测量（图5.42）。可以对保存在采集内存中波形的各种测量参数执行自动测量。一个文件中最多可以保存1 000 000个自动测量数据，共有27个不同的测量参数。所有通道的被选参数中最多可以显示16个参数。可以用自动测量值设置运算公式并显示其结果。
图5.42 波形参数的自动测量
⑧测量波形（图5.43）。光标所在位置的电压（y轴）和时间（x轴）显示在波形显示区域的下方。
图5.43 测量波形
注：T1为光标T1所在位置的x轴值；T2为光标T2所在位置的x轴值；ΔT：光标T1与T2所在位置x轴值间的差值；1／ΔT：光标T1与T2所在位置x轴值间差值的倒数
⑨设置水平轴缩放率（图5.44）。可以显示原始（常规）波形的两个缩放区域。被缩放后的原始波形显示在“缩放框”内。
[10]用内置打印机打印屏幕图像（图5.45）。可以打印当前屏幕上显示的波形。
[11]将屏幕图像数据保存到指定存储介质（图5.46）。
图5.44 设置水平轴缩放率
图5.45 用内置打印机打印屏幕图像
图5.46 将屏幕图像数据保存到指定存储介质
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