印刷电路板（PCB）通常我们称作电路板，电路板是电子产品的核心部件，上面会有很多电子元件。我们常见的Arduino主板、Arduino扩展板其实就是一块现成的电路板。大家最常见到的电路板应该是图1这样的。
图1 常见的电路板
我们学习Arduino，Arduino和Arduino扩展板以及其他的一些传感器模块，已经是现成的电路板了。我们通过Arduino来制作我们的电子作品，那为什么还需要我们自己设计，制作一块电路板呢？为了解答这个问题，我们来看下面几个例子。
①通过前面我们Arduino的学习我们知道，我们在设计一个作品时，会用到多个传感器模块，这些传感器模块和Arduino主板或者是Arduino扩展板连接都是采用的杜邦线连接，在每次移动作品时，都有可能会有连接线因松动而断开，当我们编写程序时，需要多次确认我们的硬件连接是否完好。
②当我们把我们的作品设计完成，硬件连接完成，程序设计完成后。一个完整的作品制作就只差最后的外壳包装的时候，你会发现一下问题：各个电子模块之间杂乱摆放；连接线长短不一；想设计一个小巧的作品外壳几乎不可能，因为模块连接接口和连接线需要占据大量的空间；等等诸如此类的问题。
通过以上两个例子我们可以看到，采用模块搭建的作品，在作品的设计阶段和最后组装阶段其实都会带来一些麻烦，特别是想设计小巧而美观的作品时，遇到的问题会更多。如何解决这些问题呢？能否让这些电子模块固定在一个相对固定且是它该在的地方？能否让模块之间的连接变得更简单些，更省空间一些。电路板的设计就能很好的解决以上这些问题。在电路板的布局时，可以把各个模块的电子元件摆放到相对应的位置，模块与Arduino之间的连线可以直接设计在电路板上，省去了绝大部分或者是全部的接线，这样一来就解决了以上我们遇到的所有问题。我们设计一块电路板，首先需要需要设计这块电路板的原理图。
1 什么是原理图
什么是电路原理图：电路原理图是人们为了研究和工程的需要，用约定的符号绘制的一种表示电路结构的图形（来源网络）。简单来说就是电路板上各器件之间连接原理的图表。也就是说，只要能反映电路原理的图表都是原理图。那么，无论是手绘还是电脑软件绘制，只要能让读者看懂电路的原理即可。什么是电路原理？再举个例子。
为什么电路板的LED能发光？我们都知道只要给LED通上电，LED就能发光，这是我们都知道的一个事实，如果我们什么都不知道呢？给你一个新电路板，到底电路板该如何工作？工作原理是什么？出了问题要怎么维修？但是有了电路原理图，并且这里电路原理图还是按照统一约定的符号绘制的那就简单多了，只需要查看电路原理图就能轻松的解决以上的问题。这就是原理图要干的事情，描述电路系统工作的过程。
1.1 手绘原理图：
图2 手绘电路原理图
图3 手绘电路原理图
图4 手绘电路原理图
前面的图2-图4都是手绘的店里原理图，都可以表示电路系统的工作过程，但是三个图对比一下，是不是图4要比图2更清楚，更通用一些。图4绘制的电路原理图已经很接近用软件绘制的原理图了。再采用更为统一标准的电器符号绘制流通性将会更好。
1.2 使用立创EDA绘制电路原理图
立创EDA，国产化在线电路绘制软件。没画完的图只需要打开电脑，网页登录自己的账号，随时随地都可以进行电路图的绘制。而且他们是国产，拥有完全独立的知识产权，并且承诺打样永久免费。目前是每个月免费打样两次。采用立创EDA绘制的电路原理图如图5所示。
图5 立创EDA绘制的电路原理图
前后一对比，明显能发现用立创EDA绘制出来的电路原理图明显要好看且规范。当然，不仅仅是好看，绘制电路图原理图是制作电路板的第一步，有了标准的电路原理图，后续通过EDA软件可以快速的完成电路板的制作。
02 什么是封装？
说起电路板的制作，一定会提到一个词，那就是电子元器件的封装。那什么是封装？封装，就是指把硅片上的电路管脚,用导线接引到外部接头处,以便与其它器件连接，封装形式是指安装半导体集成电路芯片用的外壳。它不仅起着安装、固定、密封、保护芯片及增强电热性能等方面的作用，而且还通过芯片上的接点用导线连接到封装外壳的引脚上，这些引脚又通过印刷电路板上的导线与其他器件相连接，从而实现内部芯片与外部电路的连接。（来源网络）
以上拗口难懂的文字是网络上对封装的标准解释，通俗的讲，再来举个例子。我们的LED灯的电路上有个电阻，大家常见的电阻如图6所示，这种叫插件电阻。从图6可以看出，插件电阻是有长度和引脚直径大小之分的。
图6 直插电阻
图7 贴片电阻
当然，电阻还有像图7这样的，这种叫贴片电阻，从图上看，贴片电阻是也有长度和宽度不同之分。大家想想，我们的电路板设计出来，如果用到电阻，那这些电阻就需要安装到电路板上，不同大小或者是不同类型的电阻，焊盘的大小是不是不一样，图8中红框标记的就是焊盘。那么这个焊盘的大小，以及焊盘的间距， 就称为电阻的封装。就是说，能在电路板上找到一个合适的位置给电阻或者其他元件正常安装上去，这个合适的位置就称为封装！再或者说，电子元件的封装就是这个电子元件的外形，这个外形需要对应到电路板上合适的安装位置。可以说，封装脱离了PCB将没有如何意义。到此大家就会想一个问题，封装和PCB是一起的，那么原理图和PCB又有什么关系呢？
图8 电路板上的焊盘
03 电路原理图和印刷电路板（PCB）的关系
前面我们介绍到，原理图是用来描述整个系统电路的原理，封装是在PCB上给电子元件提供安装位置的。那么，电路原理图绘制完成之后，如何把电路原理图上的元件和PCB上的元件封装对应上去呢？这个就是采用EDA绘制电路原理图的一大作用，也就是前面说到的制作电路板的第一步是绘制电路原理图，目的在于，将PCB上的各个元件的封装进行有规律的连接在一起，让电路能够正常的工作。这个“规律”就是按照电路原理图的连接。电路板的制作流程大致会分成一下几个步骤：
第一步，绘制原理图，如图9所示。
图9 电子时钟电路原理图
第二步，按照原理图的连线规律，给所有元件添加好合适的封装，生成PCB，此时可以在PCB上看到电气连线，也就是我们说的连线规律，软件会根据这个规律生成电气连线。如图10所示。
图10 电路原理图生成的PCB
第三步，根据各个电子元件的功能及电路连接规律，摆放好各个电子元件在PCB上的位置，并根据最终成品的外形外观需求，设计PCB的边框形状及大小，立创EDA每个月免费打样两次限制PCB板大小为100mmx100mm。
第四步，参考电路原理图的电气连线，完成PCB的布线，此时的布线就是电路板上实际的导线，完成布线后电气连线会自动消失。如图11所示。
图11 布线完成的PCB
完成PCB布线后，可以看看PCB的预览图，把电子元件添加上对应的3D封装后，还可以渲染出3D效果图。
图12 2D平面图
图13 3D渲染效果图
3D动图
04 PCB生成电路板
PCB绘制完成后，预览后没问题了，此时就可以完成PCB到电路板的制作过程了。电路板的制作有多种方式，最简单的是找到一家代加工的工厂进行电路板制作，我们叫做打样。前面说到的立创EDA一个月免费打样两次，打开嘉立创下单助手，即可进行打样的下单。另一种方式可以我们手工制作电路板。手工制作一层板比较简单，就是利用三氯化铁溶液把覆铜板上不需要的铜皮腐蚀去掉，留下电路板上有走线的地方，这样就制作出了电路板，实际的制作过程不在此详述。
嘉立创pcb下单页面
根据你下单时候选择的电路板颜色不同，厂家生产电路板的时间为24小时-72小时不等，生产完后将顺丰包邮到家给你。在等待电路板生产和邮寄的时间里，就可以完成电子元件的采购工作。收到电路板和原件后完成手工焊接，一块完整的电路板就制作完成了。
手工焊接费时费力，还必须要专注，不能出错。如果需要批量生产，难道也要一块一块的焊接吗？这样的生产效率跟得上市场的需求吗？当你完成手工焊接电路板后这些问题肯定会回荡在脑海中，咋办？这个就牵扯到SMT了。
05 什么叫SMT
SMT：是表面组装技术（表面贴装技术）（Surface Mounted Technology的缩写），是电子组装行业里最流行的一种技术和工艺。将一种无引脚或短引线表面组装元器件（简称SMC/SMD，中文称片状元器件）安装在印制电路板（Printed Circuit Board，PCB)的表面或其它基板的表面上，通过回流焊或浸焊等方法加以焊接组装的电路装连技术。也就是说，有专门的机器来完成元器件安装焊接过程，无需人工。
嘉立创的SMT采用了日本进口的高精度雅马哈机器，独一无二的技术。而且最小2片起贴，可批量、样板焊接。贴片1分钱1个焊点，插件1毛钱一个焊点，还是非常良心的。当然，SMT的好处不仅仅在于节省人工，还可以提升效率和准确率以及稳定性。
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