KiCad EDA（中文版）電子設計速成實戰寶典

目錄
第1章　KiCad 9.0的全新功能 1
1.1 全新功能概述 2
1.2 設計改進 2
1.2.1 智能差分對拓撲優化系統 2
1.2.2 三維層疊架構設計平臺 3
1.2.3 導入/導出功能增強 4
1.2.4 智能焊盤生態系統 5
1.2.5 超精密布線輔助系統 6
1.2.6 高級字體與標註引擎 6
1.2.7 模塊化設計革命 7
1.3 本章小結 8
第2章　KiCad 9.0配置及電子設計流程概述 9
2.1 KiCad概述 9
2.2 KiCad 9.0的系統配置要求及安裝 10
2.2.1 KiCad 9.0的系統配置要求 10
2.2.2 KiCad 9.0的安裝 11
2.3 KiCad 9.0的操作環境 12
2.4 中英文版本切換 14
2.5 常用偏好參數設置 15
2.5.1 通用偏好設置 15
2.5.2 符號編輯器偏好設置 17
2.5.3 原理圖編輯器偏好設置 19
2.5.4 封裝編輯器偏好設置 23
2.5.5 PCB編輯器偏好設置 25
2.6 KiCad偏好設置的保存與調用 29
2.7 KiCad擴展插件的安裝與管理 31
2.7.1 通過擴展內容管理器進行安裝（推薦方式） 31
2.7.2 手動安裝插件（備用方式） 32
2.7.3 插件管理：更新與卸載 33
2.8 電子設計流程概述 33
2.9 本章小結 34
第3章　電子設計工程的組成及完整工程的創建 35
3.1 電子設計工程的組成 35
3.2 完整工程的創建 36
3.2.1 新建工程 36
3.2.2 已存在工程文件的打開與目錄查找 37
3.2.3 新建或添加符號庫 38
3.2.4 新建或添加原理圖 40
3.2.5 新建或添加封裝庫 41
3.2.6 新建或添加PCB文件 44
3.3 本章小結 44
第4章　符號庫的開發環境及設計流程 45
4.1 元件符號概述 45
4.2 符號編輯器 46
4.3 單子件元件的創建 48
4.3.1 新建庫 48
4.3.2 新建元件符號 49
4.3.3 繪制元件符號圖形 50
4.3.4 放置引腳並設置其屬性 50
4.4 多子件元件的創建 52
4.5 元件符號的檢查與報告 53
4.6 元件創建實例——電容的創建 54
4.7 元件創建實例——ADC08200的創建 55
4.7.1 手動創建IC類元件符號 55
4.7.2 基於Excel表格快速創建IC類元件符號 56
4.7.3 基於KiCad-華秋版的華秋助手自動生成符號庫 57
4.8 元件創建實例——放大器的創建（多子件元件） 59
4.9 符號庫的導出和復制 60
4.9.1 通過已有的原理圖導出符號庫 60
4.9.2 符號庫的復制 61
4.10 本章小結 61
第5章　原理圖的開發環境及設計流程 62
5.1 原理圖編輯 62
5.2 原理圖設計準備 63
5.2.1 原理圖頁尺寸設置 63
5.2.2 原理圖柵格設置 64
5.2.3 原理圖模板的應用 65
5.3 元件的放置 67
5.3.1 放置元件 67
5.3.2 元件屬性編輯 68
5.3.3 元件的選擇、移動、旋轉及鏡像 69
5.3.4 元件的復制、剪切及粘貼 71
5.3.5 元件的排列與對齊 71
5.4 電氣連接的放置 72
5.4.1 繪制導線及導線屬性設置 72
5.4.2 放置網絡標簽 72
5.4.3 放置電源和接地 73
5.4.4 放置網絡標識符 74
5.4.5 放置總線、總線分支、網絡標簽、全局標簽 75
5.4.6 為原理圖添加差分標識 78
5.4.7 放置No ERC檢查點 78
5.5 放置非電氣對象 79
5.5.1 放置輔助線 80
5.5.2 放置字符標註、文本框、表格及圖片 80
5.6 原理圖的全局編輯 82
5.6.1 元件的重新編號 82
5.6.2 元件屬性的更改 83
5.6.3 原理圖的查找 83
5.6.4　華秋助手功能介紹 84
5.7 層次原理圖設計 86
5.8 原理圖的編譯與檢查 89
5.8.1 原理圖編譯設置 89
5.8.2 編譯與檢查的具體步驟 90
5.9 BOM表 90
5.10 原理圖的打印輸出 92
5.11 常用快捷命令匯總 93
5.11.1 常用鼠標命令 93
5.11.2 常用視圖快捷命令 94
5.11.3 其他常用快捷命令 94
5.12 原理圖設計實例——AT89C51 95
5.12.1 工程的創建 95
5.12.2 符號庫的創建 95
5.12.3 原理圖設計 96
5.13 本章小結 97
第6章　封裝庫的開發環境及設計 98
6.1 PCB封裝的組成 98
6.2 封裝編輯器 99
6.3 2D標準封裝的創建 101
6.3.1 元件向導法 101
6.3.2 手工繪制法 104
6.4 異形焊盤封裝的創建 109
6.5 由PCB文件生成封裝庫 109
6.6 PCB封裝的復制與粘貼 110
6.7 PCB封裝的檢查與報告 111
6.8 常見PCB封裝的設計規範及要求 111
6.8.1 SMD貼片封裝設計 111
6.8.2 插件類型封裝設計 115
6.8.3 沈板元件的特殊設計要求 115
6.8.4 阻焊層設計 116
6.8.5 絲印設計 116
6.8.6 元件1腳、極性及安裝方向設計 116
6.8.7 常用元件絲印圖形式樣 117
6.9 3D封裝的創建 118
6.9.1 軟件自帶3D封裝導入 119
6.9.2 外部3D STEP模型導入 120
6.10 本章小結 121
第7章　PCB設計的開發環境及快捷鍵 122
7.1 PCB編輯器布局介紹 122
7.1.1 PCB編輯器的交互環境 122
7.1.2 PCB對象編輯窗口 123
7.1.3 PCB設計繪圖工具欄 123
7.2 常用系統快捷鍵 124
7.3 快捷鍵的自定義 126
7.3.1 菜單選項設置法 126
7.3.2 導入快捷鍵 127
7.4 本章小結 127
第8章　流程化設計——PCB前期處理 128
8.1 原理圖封裝完整性檢查 128
8.1.1 封裝的添加、刪除與編輯 128
8.1.2 庫路徑的全局指定 131
8.2 網表及其生成 132
8.2.1 網表 132
8.2.2 網表的生成 132
8.3 PCB的導入 133
8.3.1 直接導入法（適用於KiCad原理圖） 133
8.3.2 間接導入法（適用於Protel、Orcad等第三方軟件生成的網表文件） 133
8.4 板框的定義 134
8.4.1 DXF板框結構的導入 135
8.4.2 自定義繪制板框 136
8.5 固定孔的放置 137
8.5.1 開發板類型固定孔的放置 137
8.5.2 導入型板框固定孔的放置 137
8.6 層疊的定義及添加 139
8.6.1 PCB層疊的認識 139
8.6.2 層的添加及編輯 142
8.7 本章小結 144
第9章　流程化設計——PCB布局 145
9.1 常見PCB布局約束原則 145
9.1.1 元件排列原則 145
9.1.2 按照信號走向布局原則 146
9.1.3 防止電磁幹擾原則 146
9.1.4 抑制熱幹擾原則 146
9.1.5 可調元件布局原則 147
9.2 PCB布局的基本思路 147
9.3 固定元件的放置 148
9.4 原理圖與PCB的交互設置 148
9.5 模塊化布局 149
9.6 布局常用操作 150
9.6.1 全局操作 150
9.6.2 選擇 152
9.6.3 移動 153
9.6.4 對齊 153
9.7 本章小結 153
第10章　流程化設計——PCB布線 154
10.1 類及其創建 154
10.1.1 類的簡介 154
10.1.2 網絡類的創建 155
10.1.3 差分類的創建 157
10.2 PCB配置 159
10.2.1 規則設置界面 159
10.2.2 電氣規則設置 159
10.2.3 布線規則設置 165
10.2.4 阻焊規則設置 167
10.2.5 鋪銅規則設置 168
10.2.6 區域規則設置 169
10.2.7 差分規則設置 171
10.2.8 規則的導入 173
10.3 阻抗計算 175
10.3.1 阻抗計算的必要性 175
10.3.2 常見的阻抗模型 175
10.3.3 阻抗計算詳解 176
10.3.4 阻抗計算實例 178
10.4 PCB扇孔 180
10.4.1 扇孔的推薦做法及缺陷做法 180
10.4.2 BGA扇孔 181
10.4.3 扇孔的拉線 185
10.5 布線常用操作 186
10.5.1 飛線的開關 186
10.5.2 PCB網絡的管理與添加 188
10.5.3 網絡及網絡類的顏色管理 190
10.5.4 層的管理 191
10.5.5 元素的顯示與隱藏 192
10.5.6 創建陣列和特殊粘貼法的使用 192
10.5.7 多根走線 193
10.5.8 淚滴的作用與添加 193
10.5.9 自動布線 195
10.6 PCB鋪銅 198
10.6.1 局部鋪銅 198
10.6.2 異形鋪銅的創建 199
10.6.3 全局鋪銅 200
10.6.4 多邊形鋪銅挖空的放置 201
10.6.5 修整鋪銅 202
10.7 蛇形走線 203
10.7.1 單端蛇形線 203
10.7.2 差分蛇形線 205
10.8 多種拓撲結構的等長處理 206
10.8.1 點到點繞線 206
10.8.2 T點星形結構 207
10.9 本章小結 210
第11章　PCB的DRC與生產輸出 211
11.1 DRC相關內容定義與設置 211
11.1.1 DRC設置 211
11.1.2 電氣性能檢查 213
11.1.3 可制造性設計檢查 213
11.1.4 Stub線頭檢查 213
11.1.5 絲印上阻焊檢查 214
11.1.6 鉆孔檢查 214
11.1.7 元件間距檢查 215
11.2 尺寸標註 215
11.2.1 線性標註 216
11.2.2 圓弧半徑標註 217
11.3 距離測量 217
11.4 絲印位號的調整 217
11.4.1 絲印位號調整遵循的原則及常規推薦尺寸 217
11.4.2 絲印位號的調整方法 218
11.4.3 精確定位絲印 219
11.5 PDF文件的輸出 219
11.6 生產文件的輸出 222
11.6.1 Gerber文件的輸出 222
11.6.2 鉆孔文件的輸出 224
11.6.3 IPC網表的輸出 225
11.6.4 貼片坐標文件的輸出 225
11.7 本章小結 226
第12章　KiCad高級設計技巧及應用 227
12.1 FPGA引腳的調整方法 227
12.1.1 FPGA引腳調整的註意事項 227
12.1.2 FPGA引腳的調整技巧 228
12.2 相同模塊的布局布線方法 231
12.3 死銅移除方法 233
12.4 檢查線間距時差分線間距報錯的處理方法 234
12.5 快速挖槽方法 235
12.5.1 通過放置鉆孔挖槽 236
12.5.2 通過板框層及板切割槽挖槽 237
12.6 外部插件的安裝方法 237
12.7 PCB中的Logo導入方法 239
12.8 3D模型的導出 241
12.8.1 3D STEP模型的導出 242
12.8.2 3D PNG的輸出 242
12.9 圓形陣列的應用 243
12.10 不同PCB文件的模塊復用 245
12.10.1 模塊復用功能概述 245
12.10.2 模塊復用功能的使用 245
12.11 PCB定制熱風焊盤 247
12.11.1 熱風焊盤的設置 247
12.11.2 熱風焊盤的編輯 248
12.12 Padstack 模式 248
12.13 形狀修改 249
12.14 預設層視角設置 250
12.15 導入非KiCad原理圖文件 251
12.15.1 將 Altium Designer原理圖轉換成KiCad原理圖 251
12.15.2 將PADS原理圖轉換成Altium Designer原理圖 252
12.15.3 將OrCAD原理圖轉換成Altium Designer原理圖 254
12.16　導入非KiCad PCB文件 255
12.16.1 將Altium Designer PCB轉換成KiCad PCB 255
12.16.2 將Allegro PCB轉換成Altium Designer PCB 257
12.16.3 將PADS PCB轉換成Altium Designer PCB 260
12.17 將Gerber文件轉換成PCB 261
12.18 本章小結 264
第13章　入門實例：2層最小系統板的PCB設計 265
13.1 設計流程分析 265
13.2 工程的創建 266
13.3 符號庫的創建 267
13.3.1 STM32103C8T6主控芯片的創建 267
13.3.2 LED的創建 268
13.4 原理圖設計 269
13.4.1 元件的放置 270
13.4.2 元件的復制及其放置 270
13.4.3 電氣連接的放置 271
13.4.4 非電氣性能標註的放置 271
13.4.5 元件位號的重新編號 272
13.4.6 原理圖的編譯與檢查 272
13.5 PCB封裝的制作 273
13.5.1 TSSOP20 PCB封裝的創建 273
13.5.2 TSSOP20 3D封裝的放置 274
13.6 PCB設計 275
13.6.1 封裝匹配的檢查 275
13.6.2 PCB的導入 277
13.6.3 板框的繪制 278
13.6.4 PCB布局 278
13.6.5 類的創建及PCB規則設置 280
13.6.6 PCB扇孔及布線 283
13.6.7 走線與鋪銅優化 285
13.7 DRC 286
13.8 生產輸出 287
13.8.1 絲印位號的調整和裝配圖的PDF文件輸出 287
13.8.2 Gerber文件的輸出 287
13.8.3 鉆孔文件的輸出 289
13.8.4 IPC網表的輸出 290
13.8.5 貼片坐標文件的輸出 290
13.9 本章小結 290
第14章　入門實例：4層聲源智能小車的PCB設計 291
14.1 實例簡介 291
14.2 原理圖的編譯與檢查 291
14.2.1 工程的創建 291
14.2.2 原理圖編譯設置 292
14.2.3 編譯與檢查的具體步驟 292
14.3 封裝匹配的檢查及PCB的導入 293
14.3.1 封裝匹配的檢查 293
14.3.2 PCB的導入 294
14.4 PCB推薦參數設置、層疊設置、板框的繪制及定位孔的放置 295
14.4.1 PCB推薦參數設置 295
14.4.2 PCB層疊設置 296
14.4.3 板框的繪制及定位孔的放置 298
14.5 交互式布局及模塊化布局 298
14.5.1 交互式布局 298
14.5.2 模塊化布局 298
14.5.3 布局原則 298
14.6 類的創建及PCB規則設置 299
14.6.1 類的創建及顏色設置 299
14.6.2 PCB規則設置 300
14.7 PCB扇孔 303
14.8 PCB的布線操作 304
14.9 PCB設計後期處理 304
14.9.1 3W原則 305
14.9.2 修減環路面積 305
14.9.3 死銅及尖岬銅皮的修整 305
14.9.4 回流地過孔的放置 306
14.10 本章小結 306
第15章　進階實例：6層RK3576 AIoT主板的PCB設計 307
15.1 實例簡介 307
15.2 結構設計 308
15.3 層疊結構推薦選擇及阻抗控制 309
15.3.1 層疊結構推薦選擇 309
15.3.2 阻抗控制 310
15.4 通用設計要求 311
15.4.1 走線寬度及過孔 311
15.4.2 3W原則、4W原則 311
15.4.3 20H原則 311
15.4.4 元件布局的規劃 312
15.4.5 屏蔽罩的規劃 312
15.4.6 鋪銅完整性 312
15.4.7 散熱處理 312
15.4.8 後期處理要求 313
15.5 PCB模塊化設計 313
15.5.1 CPU模塊的設計 313
15.5.2 PMU模塊的PCB設計 315
15.5.3 存儲器LPDDR4的設計 319
15.5.4 eMMC存儲器模塊的PCB設計要求 322
15.5.5 MIPI Camera攝像頭的PCB設計 322
15.5.6 TF/SD Card的設計 324
15.5.7 USB接口布局與布線設計 325
15.5.8 LVDS接口的PCB設計 325
15.5.9 Audio音頻模塊的PCB設計 327
15.5.10 Wi-Fi/BT模塊的PCB設計 328
15.5.11 千兆以太網接口的PCB設計 330
15.5.12 HDMI的PCB設計 333
15.6 RK3576 AIoT主板的設計檢查要點 335
15.6.1 結構設計部分的設計檢查要點 335
15.6.2 硬件設計部分的設計檢查要點 335
15.6.3 EMC設計部分的設計檢查要點 336
15.7 本章小結 336