【KiCad中文教程】如何画PCB和生成gerber文件

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自从【科技老顽童】(微信公众号)上一次翻译了一下如何用Kicad画原理图的内容,很多朋友开始关注KiCad这个免费的强大的PCB软件。

 

应广大网友要求,老顽童这次又翻译了一下如何用KiCad画PCB以及生成gerber文件,以便拿去厂家生产。

 

下面的内容翻译自官方的《Getting Started in KiCad》第4节内容,和上一次发的第3节绘制原理图是衔接的。

 

4.印刷电路板布局

 

现在,该用网络表文件生成PCB文件了。这个工作要用Pcbnew来完成。

 

4.1使用Pcbnew

 

1.在KiCad工程管理界面,点击Pcbnew图标pcbnew,Pcbnew的窗口就会打开。如果这时候弹出来一个窗口,窗口中提示 *.kicad_pcb文件不存在而且问你是否要创建它,选择“是”就可以了。

 

2.开始输入一些信息。在顶部工具栏点击Page settings图标sheetsetting,设置页面大小为A4,标题为Tutorial1。

 

3.我们最好先根据你的PCB制造商的要求设置一下两条线的最小间隙(Clearance)和线条的最小宽度(Minimum track width)。通常,你可以设置最小间隙为0.25,最小线宽为0.25。点击菜单Design Rules → Design Rules,选择Net Classes Editor标签,修改最小间隙(Clearance)为0.25,修改线宽(Tarck width)为0.25,这里的单位是mm。

kicadPCB制作2

4.在上边的窗口中选择Global Design Rules标签,修改Min track width为0.25,点击OK按钮提交这些改动关闭这个Design Rules Editor窗口。

 

5.现在,我们该导入网络表文件了。在顶部工具栏点击Read Netlist图标netlist,在弹出窗口中点击Browse按钮,选择之前生成的tutorial1.net文件,然后点击 Read Current Netlist按钮,然后点击Close关闭。(老顽童:在Message窗口中将会出现一些信息,如果有错误,将会以红色的字体表示,按照之前原理图的教程,这里不会有错误。)

 

6.这时候你会在图中的左上角看到所有的元器件。如果看不清楚,可以滚动鼠标滚轮放大元器件。(老顽童:我导入的元器件在图的正中间,不在左上角。)

 

7.用鼠标选中所有的元器件,然后把他们拖到图纸的正中间。如果需要的话,你可以用鼠标把它们放大和缩小。

 

8所有的元器件都通过一组细导线连接,这些线叫做ratsnestgeneral_ratsnest。确保左侧工具栏的Hide board ratsnest按钮是按下的状态,你才能够看到连接元器件的这些线。

 

注意:这些工具提示是向后的,例如这里,按下的时候表示显示ratsnest。

 

9.把鼠标悬浮到元器件上边,然后按下键盘上的G键,你就可以移动它们,移动到你想要放的地方时,点击一下鼠标即可。移动元器件,直到这些线交叉的最少。

 

注意:你也可以用快捷键M来移动这些元器件,不过,在后边你会发现,当你已经用导线把元器件连接起来之后,用M移动的话,连接导线不会动,用G移动的话,连接的导线也会动。这个在原理图中也讲过了。

kicadPCB制作1

10.如果ratsnest在屏幕中显示的很乱,单击右键,选择Redraw view。注意一下电阻和单片机PIN6连接的那个引脚,这个是我们在原理图中用网络标号连接的引脚。网络标号和实际连线先比,网络标号是首选的,因为它可以使画出来的原理图看起来不乱。

 

11.现在我们要画PCB的边框了。在顶层工具栏中,找到选择“层”的地方,默认是“F.Cu(PgUp)”,这里我们点击倒三角,选择Edge.Cuts层。点击右侧工具栏中的Add graphic line or polygon图标add_dashed_line,在元器件的周围,画一个正方形,注意,元器件的绿色边框和PCB的边框要有一定的间隙。

 

12.下一步,我们要连接除了地以外的所有导线。因为,我们将会在buttom copper层(叫做B.Cu)用一个地覆铜来连接所有的GND。

 

13.现在,我们必须要选择我们将要在哪个层上工作。在顶层工具栏中有个向下拖动的菜单,选择F.Cu (PgUp)层。这个层就是电路板的顶部覆铜层。(就是我们熟知的toplayer)

kicadpcb制作3

14.如果你想做4层板的话,选择菜单Design Rules → Layers Setup,然后修改Copper Layers为4。在layers表格中,你可以给layer起名,决定每一层的用途。这些内容其实都可以通过 Preset Layer Groupings菜单来解决。

 

15.在右侧工具栏中,点击Add Tracks and vias图标add_tracks,点击J1的PIN1脚,连接到R2的焊盘上,然后双击结束这条线的绘制。这条线的宽度是默认的0.25mm,在顶部工具栏的最左边,有个下拉菜单,可以选择线的宽度,不过,默认情况,只有一种线宽可选。如下图所示:

kicadpcb制作4

16.如果你想增加更多的线宽可供选择,选择菜单Design Rules → Design Rules → Global Design Rules ,在这个窗口的右下脚,可以加入你想要的其它线宽。在绘制PCB图的时候,你就可以有多种线宽可供选择了。例如下图所示:单位(mm)

kicadpcb制作4

17.另外,你可以增加一个Net Class用来指定一组选项。进入菜单Design Rules → Design Rules → Net Classes Editor,点击Add,在弹出的窗口中,输入power,也就是增加一个power class。然后可以修改Track Width为你想要的宽度。除了GND,把其它的都加入power class。加入的方法是:在membership选项卡中,左上边有一个下拉菜单,选中default,右上边有一个下拉菜单,选中power,点击中间的箭头按钮Select All,然后按下键盘的Ctrl键不要放,在左边的里边找到GND点击一下,就可以把Ctrl放开了。这样,就选中了除了GND之外的所有NET。然后点击一下向右的按钮,就达到目的了。

 

18.如果你想改变grid大小,单击右键,把鼠标放到Grid Select,右边会出来一些grid大小,选择一个自己合适的即可。

 

19.除了GND,连接好所有的焊盘,如下图所示:

kicadpcb制作6

20.现在,让我们在PCB的另一面画线吧。在顶部工具栏中选择B.Cu,点击Add tracks and vias icon图标add_tracks,连接J1的PIN3和IC1的PIN8。(这个操作其实也没有必要非要做,因为我们接下来将在底层覆铜铺地。)注意一下这跳线的颜色和其它线的颜色是不同的。

 

21.顶层的引脚A连接到底层的引脚B。这个可以用过孔来实现。当你从顶层的引脚画出一条线之后,右键后在菜单中选择Place Via(放置过孔),或者直接点击键盘上的V键,这时候就会自动跳转到底层,然后你就可以在底层画线完成你的连接。

kicadpcb制作7

22.如果你想检查一下某根线是否连接好,你可以在右侧的工具栏中点击Net highlight图标net_highlight,然后再点击一下J1的PIN3,这根线以及所有连接到这个焊盘上的线都将呈现高亮状态。

 

23.现在,我们该给底层覆铜连接到GND了。点击右侧工具栏的Add Zones图标add_zone,接下来我们需要围绕电路板画一个矩形,在图中你想要作为矩形的一个拐角的地方点击一下,在新出现的对话框中,设置Pad connected为”Thermal relief”,设置Outline slope为”H,V,and 45 deg only”,然后点击OK按钮。

 

24.沿着PCB的四个边,画一个矩形,在终点双击完成。在刚才你画好的矩形框中单击右键,然后选择菜单Fill or Refill All Zones,电路板就会被绿色的占满整个矩形,如下图所示:

kicadpcb制作8

25.现在我们来执行规则检查命令。点击顶部工具栏中的Perform Design Rules Check图标drc。点击Start DRC(开始规则检查)按钮,应该不会有错误。点击List Unconnected(列出没有连接的线)按钮,现在应该是没有未连接的线。点击OK关闭DRC Control窗口。

 

26.点击菜单File → Save保存你的文件,如果你想以3D形式欣赏一下你的作品,点击菜单View → 3D Viewer。

kicadpcb制作9

27.你可以用鼠标来拖动和旋转你的PCB模型。

 

28.你的电路板就画完了,如果想要交给生产厂家生产,还需要生成gerber文件。

 

 

4.2生成Gerber文件

 

当你完成PCB之后,你就可以生成Gerber文件给PCB生产商了,PCB生产商拿到你的gerber文件就会给你做出电路板。

 

1.在Kicad工程管理界面,点击pcbnew图标打开你的PCB图。

 

2.点击菜单 File → Plot,Plot Format选择gerber,点击Browers选择保存文件的文件夹,然后再点击Plot按钮。

 

3.下面这张表格是做2层板所需要的图层。

kicadpcb制作10

4.3 使用GerbView工具

 

1.在Kicad工程管理界面,点击GerbView图标,可以打开看所有的gerber文件。在顶层工具栏下拉菜单中选择Layer1。点击菜单File → Load Gerber file或者点击图标gerber_file,一次加载所有的gerber文件。注意看他们叠加在一起的样子。

 

2.右边的菜单栏里可以选择哪个显示以及哪个不显示。在生产之前,仔细的检查一下每一个层。

 

3.在Pcbnew窗口中,再次进入菜单File → Plot,保持默认选择,点击Generate Drill File按钮,就可以了。


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