嘉立創EDA在印制電路板設計與制作的優勢和應用

摘" 要：PCB設計與制作是電子產品必需的環節之一，文章分析應用較廣的國外PCB設計軟件使用的常見難點，對比國產軟件嘉立創EDA在印制電路板設計與制作的優勢，結合基于51單片機八路搶答器項目，介紹嘉立創EDA在印制電路板設計與制作的應用。實踐可見，嘉立創EDA在中小型電路的PCB板設計和制作方面，能更好地幫助理解電子產品的布局，提升PCB設計效率，縮短項目的設計周期，減少過程中的出錯率和返工率，未來嘉立創EDA的應用必然會越來越廣。

關鍵詞：嘉立創EDA；PCB設計與制作；軟件應用

中圖分類號：TN41 文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2025）01-0183-05

Advantages and Application of Jialichuang EDA in the Design and Production of Printed Circuit Boards

Abstract： PCB （Printed Circuit Board） design and production is one of the necessary links of the electronic products. This paper analyzes the common difficulties in using the widely applied foreign PCB design software， and compares the advantages of the domestic software Jialichuang EDA in the design and production of PCB. Combining with the 51 single-chip microcomputer eight-way buzzer project， this paper introduces the application of Jialichuang EDA in the design and production of PCB. It can be seen from practice that in the design and production of PCB boards for small and medium-sized circuits， Jialichuang EDA can better help understand the layout of electronic products， improve the efficiency of PCB design， shorten the design cycle of the project， and reduce the error rate and rework rate in the process. In the future， the application of Jialichuang EDA will inevitably become more and more extensive.

Keywords： Jialichuang EDA; PCB design and production; software application

0" 引" 言

任何電子產品都離不開印制電路板（簡稱PCB板），PCB板起到支撐電子元件、實現各個元件之間的電氣互連的作用，代替復雜的接線，具有高密度化、可以靠性，可以設計性、生產性、測試性、組裝工藝性、維護性等優點，提高了勞動生產率、降低了成本，促進電子產品向小型化、微型化、輕量化、信號傳輸高速化等方向發展[1]。

PCB設計與制作是電子產品成品必需的環節之一，但目前基于嘉立創EDA的PCB設計與制作還較少，本文先分析應用廣泛的國外PCB設計軟件使用的常見難點，對比嘉立創EDA在印制電路板設計與制作的優勢，結合基于51單片機八路搶答器項目[2]，介紹嘉立創EDA在印制電路板設計與制作的應用。

1" PCB設計軟件的應用現狀

PCB設計軟件使用較多的有：Altium Designer（AD）、Allegro、ORCAD、Layout、Mentor Graphics等。AD應用較廣，前身是Protel，有一定的漢化程度[3]。Allegro用于高速的PCB設計，有一些企業正在使用[4]。

嘉立創EDA是由深圳市嘉立創科技發展有限公司團隊于2010年開發的國產PCB設計軟件，擁有完全獨立自主的知識產權，實現中小電路圖的繪制、PCB設計與制造于一體。具有軟件小巧、操作界面簡單、緊密聯系市場，PCB設計易于實踐、一鍵下單便于生產等優點。是基于瀏覽器運行的中文軟件，服務器在國內，國內用戶訪問速度更快。采用聯網模式使用，庫文件在網上，軟件本體約200 MB，安裝簡單且不需要破解，兼容支持導入/導出AD文件[5]。

對比PCB設計軟件，不難發現，軟件的功能和操作都比較接近，選擇一種軟件掌握好，觸類旁通，可快速掌握其他軟件。小型電路的單面板到四層板設計與制作，嘉立創EDA是不錯的選擇。

2" PCB設計軟件使用的常見難點

2.1" 軟件本體大

PCB設計應用較廣的軟件，如Protel 99、AD、Allegro等，軟件本體約5～10 GB，加上畫圖所需的庫文件，安裝在筆記本電腦上使用不流暢，外國軟件大多是英文，雖然有的軟件有一定的漢化程度，但大部分是菜單欄這類常用工具，而PCB設計必需的參數、封裝等元件屬性，繪圖的網絡表、布線規則設置、圖層名稱都是英文，操作過程中出現的報錯也是英文。

英文基礎薄弱的繪圖人員閱讀網絡表比較困難，難以判斷繪圖的網絡錯誤、PCB設計的圖層錯誤、布線錯誤，難以分析和解決操作過程中出現的問題，難以及時進入下一步操作，打擊了一定的積極性，讓繪圖人員產生畏難情緒，容易造成工程錯誤和經濟損失。

2.2" 操作復雜

PCB板設計首先是工程和畫原理圖，國外PCB板設計軟件的工程負責對各文件進行管理，實現文件之間的數據傳輸或快速關聯，相當于繪圖的“管家”，如AD的工程必須存在并處于打開狀態，但有的繪圖人員對工程概念感到抽象，忘記它的保存位置，忽略它的必要性和重要性。AD繪圖完成，自動生成約二十個文件，使得初學者難以管理各文件。

畫原理圖時，設置元件封裝是重要內容，元件封裝需綜合兼顧元件的市場情況、成本預算、組裝工藝水平等因素。繪圖人員需在軟件和網頁之間頻繁切換，在AD畫圖，在立創商城或第三方查閱元件數據手冊，下載和轉換到AD使用，多文件管理麻煩，部分繪圖人員理不清各文件之間的關系，思路不清晰；AD加載的封裝或庫文件，一旦更換電腦，需要重新加載，徒增無意義的重復操作，降低繪圖效率；無法預覽實物圖，3D效果不佳，部分繪圖人員對封裝理解困難，難以發現封裝設置的錯誤[6]；在多圖紙繪圖時，需繪制頂層圖生成子圖或繪制子圖打包成模塊連接成頂層圖，通過模塊的端口實現頂層圖與子圖的連接。

PCB板設計軟件是通過不同的圖層、不同的默認顏色，透明疊放顯示PCB板設計圖，不同的圖層對應不同的后續生產工藝和設備，進行PCB設計時，必須正確選擇圖層。如AD的PCB設計參數、圖層設置或顯示/隱藏功能隱蔽，還需畫邊框和手動裁板等，增加了繪圖人員的工作。

2.3" 制作不便

PCB板設計完成便是采購元件、制作電路板、組裝和調試檢測出產品，實踐性強，因此PCB設計過程容錯率為零。而AD無法直接查看元件當前市場價格，元件名稱和封裝不匹配時，導致后續導出BOM（物料清單）采購元件時有誤，難以組裝在電路板上，價格極高或停產等需返工，從而影響項目的效率和生產成本；有的繪圖人員使用習慣不同導致生成的Gerber文件，在嘉立創“下單小助手”，存在少量兼容性問題。任何小小的錯誤將導致后續制作的廢品率提高，維修或返工延誤工程進度，造成經濟損失。

3" 嘉立創EDA的優勢和應用

電路PCB設計與制作的一般流程是以PCB設計軟件為平臺，畫原理圖、PCB設計，然后生產制作。

3.1" 畫原理圖

3.1.1" 工程和原理圖畫布

嘉立創EDA把工程和原理圖合二為一，減少了操作步驟，精簡了文件管理，還支持層次圖繪制，且多圖紙電路繪圖時，無須繪制頂層圖，子圖之間無須端口，網絡標簽即可實現電氣連接。

操作：單擊菜單欄“文件”下“新建”里的“工程”；或軟件“開始”頁的“新建工程”；或工具欄“新建工程”圖標→彈出對話框，在“標題”處設置項目名稱→單擊“保存”，同時自動生成一個“原理圖畫布”。

3.1.2" 調用元件和封裝選型

嘉立創EDA提供的器件概念是“符號+封裝+3D模型”三圖一體元件，為繪圖提供了巨大方便，充分發揮云端優勢，把立創商城器件的原理圖庫和封裝庫通過網絡共享免費使用。是聯網使用的軟件，軟件小巧但元件庫資源豐富，網上擁有超過百萬在線元件庫供用戶免費使用，仍然在實時更新當中，能檢查元件庫存和價格，提升設計可行性，立即下單購買，縮短設計周期。可預覽元件符號、封裝、實物圖，界面還可查看立創商城的在售元件單價，封裝大多用mm，繪圖人員閱讀數據手冊更容易，還有框選批量修改屬性、封裝、位號自動編號、陣列等功能，元件與封裝引腳關聯，引腳出錯一目了然，這些都能使后續PCB設計和制作工藝出現錯誤的概率大大降低。如圖1所示，調用一個micro-USB的界面。

操作：單擊左側導航面板的“元件庫”（快捷鍵“shift+F”）→彈出對話窗，搜索引擎選擇“嘉立創EDA”或“立創商城”→在搜索欄輸入元件的型號、名稱、封裝等關鍵詞，單擊“搜索”或“Enter鍵”進行搜索→在篩選結果當中，選中所需要元件→單擊“放置”，把元件放置到畫布所需要位置→重復操作，直到完成全部元件。

3.1.3" 畫電氣網絡

嘉立創EDA無須單擊導線工具，直接連接電氣網絡，還具有移動元件時導線跟隨、自動斷線等功能，在導線上放置電阻或電容時，導線會自動連接引腳兩端并去除中間線段。還提供便利的檢查網絡功能，替代了AD的網絡表，無須閱讀英文網絡表，可直觀快速地檢查元件列表和網絡數量，方便判斷位號重復、網絡未連接等問題。

畫電氣網絡的操作：移動鼠標到元器件的引腳電氣口（快捷鍵“W”）→鼠標出現“十”字虛線光標→單擊需要連線的起點處、拐彎處、終點處→重復操作，直到完成全部電氣網絡。

檢查電路的操作：單擊左側導航面板“設計管理器”，顯示元件個數、網絡總數已完成個數。如圖2所示，51單片機八路搶答器項目設計管理器的“元件”25個，可展開方便地檢查每個零件的信息和位置，“網絡”28個，可展開高亮和檢查每條網絡的流向。

3.2" PCB設計

3.2.1" 原理圖轉PCB

原理圖畫完后，把原理圖的元件封裝、電氣網絡轉到PCB圖上，進行PCB設計。嘉立創EDA除了具備原理圖轉PCB功能，操作更簡單，同時還會檢查原理圖的電氣網絡，增加了定制生成圓形、矩形等規則PCB邊框。原理圖轉PCB和生產PCB板邊框、裁板、檢查網絡等一步到位，如果存在未連接的網絡，報錯或網絡報告都是中文，繪圖人員更容易根據提示分析操作過程中出現的問題并解決問題。

操作：單擊工具欄“原理圖轉PCB”圖標；或者菜單欄“設計”下的“原理圖轉PCB”。

3.2.2" 布局

嘉立創EDA除了基本的布局功能，顯示/隱藏網絡更方便，還支持原理圖的布局一鍵傳到PCB，完成粗布局，提升布局的效率。

操作：鼠標左鍵點住一個元件，移動鼠標，拖動元件到邊框內所需要位置，松開鼠標，即可放下元件，出現“十”字虛線光標，用于參照對齊→重復操作，直到完成全部布局。

3.2.3" 布線

嘉立創EDA除了基本的交互式布線等功能，還支持五萬個元件依可流暢縮放、平移和布線，還提供“層與元素”懸浮窗，更便于修改布線顏色，圖層顯示/隱藏，背景顏色等，減少視覺干擾，為繪圖人員提供更方便干凈的界面，提高PCB設計效率。

設置布線規則的操作：單擊菜單欄“設計”下的“設計規則”。彈出對話框，設置PCB布線的最小線寬、最小間距、孔外徑、孔內徑等參數。還可以設置多條規則，在網絡列表中選擇網絡和應用那條規則→勾選“布線切層時自動放置的過孔與導線應用設計規則”→單擊“設置”。

布線的操作：單擊懸浮窗“層與元素”的“頂層”或“底層”前的方框圖標，“畫筆”圖標移動到對應圖層→單擊懸浮窗“PCB工具”的“導線”圖標（快捷鍵“W”）或者單擊菜單欄“放置”下的“導線”→鼠標變成“十”字虛線光標→單擊起點處、拐彎處、終點處→重復操作，直到完成全部布線。

3.2.4" PCB設計自檢

嘉立創EDA具備自動統計元件和網絡，DRC（設計規則檢查）檢查設置規則與操作結果的差異，替換AD的DRC英文報告。錯誤之處顯示在“DRC錯誤”，雙擊錯誤，自動跳轉到錯誤之處，根據提示，判斷錯誤，逐一改正，直到“DRC”檢查為“0”錯誤，分析問題和解決問題的速度大大提高。提供了2D、3D視圖查看功能，且元件3D效果極佳，元件高度深度、是否翹邊、連接器接頭朝向等三維細節，都能呈現，形象生動的元件視覺，繪圖人員能快速預判布局的不合理。如圖3所示，51單片機八路搶答器項目的PCB設計成果。

網絡檢查的操作：單擊左側導航面板的“設計管理器”→檢查布線網絡，顯示元件個數，網絡總數已完成個數→單擊網絡“刷新”圖標，查看布線連接情況。如果顯示“×”表示該網絡沒完成布線，繪圖過程中可以多次單擊刷新圖標進行檢查。

DRC的操作：單擊左側導航面板“設計管理器”的“DRC錯誤”“刷新”圖標；或者單擊工具欄“DRC”圖標；或者單擊菜單欄“設計”下的“檢查DRC”，檢查設計規則錯誤。

3.3" 生產制作

生產制作工藝是以PCB設計文件為依據，經過準備元件、制作PCB板，組裝元件，然后調試檢測，安裝外殼等一系列工藝，形成電子產品的過程[7]。制板是一個復雜的工藝過程，手工制板需要的設備、化學試劑，產生的廢水處理、日常維護等費用，對于學校、科研人員或個人來說開銷較大，且手工制板的成品率不穩定[8]。

嘉立創EDA可以直接一鍵下單采購元件，支持生成Gerber、BOM、坐標等文件，方便生產制造。聯合立創商城、嘉立創，實現原理圖、PCB設計和制板、元件采購等生產工藝一體化銜接[9]。從成本出發，在研究階段，把設計圖生成“Gerber制板文件”，上傳到嘉立創“下單小助手”進行網絡刻板，面積低于100 mm×100 mm的網絡制板每塊平均費用不超過十元，價格便宜，甚至有每月兩次的免費刻板活動。

一鍵下單采購元件的操作：單擊標簽欄的原理圖文件或者左側欄“工程”的原理圖文件，切換到原理圖→單擊菜單欄“制造”的“一鍵元件下單”→彈出對話框，單擊“確定”→彈出對話框，設置購買套數，單擊“確定”→彈出對話框，根據需求，設置元件種類、購買數量等→單擊“一鍵下單”→根據提示，提交訂單并付款。

導出Gerber制板文件的操作：切換到PCB圖，單擊工具欄“PCB制板文件（Gerber）”圖標；或者菜單欄“制造”的“PCB制板文件（Gerber）”；或者菜單欄“制造”或“文件”下的“PCB制板文件（Gerber）”→彈出對話框，單擊“否，生成Gerber”→彈出對話框，單擊“生成Gerber”→彈出對話框，選擇保存目錄，如保存到工程文件夾，單擊“保存”。

網絡制板的操作：打開嘉立創下單助手軟件→單擊“PCB/FPC下單”→彈出新頁面，上傳Gerber文件，單擊立即下單→彈出對話框，設置制板信息，包括基本信息、重要選型、PCB工藝信息、選擇交期等。如：板材類別選FR-4，已默認選項的默認不改變，未設置的選項根據自身需求選擇→設置制板信息，包括個性化服務、SMT貼片選型、激光鋼網選型、完善開票信息、支付方式/發貨信息等→單擊“提交訂單”→付款等。

如圖4所示，基于嘉立創EDA的51單片機八路搶答器項目，從PCB設計、3D視圖，到采購元件、制板、組裝實物和調試檢測[10]，整個過程幾乎1：1還原設計，且項目的成功率大大提升，降低了返工的概率，縮短了項目的時間，降低了時間成本和經濟成本。

4" 結" 論

實踐證明，嘉立創EDA應用在PCB設計與制作具有一定優勢，專業版還能繪制外殼，模擬電路板和外殼裝配情況等，無須切換SolidWorks等3D軟件，更能幫助繪圖人員進行PCB設計與制作，但是國產PCB設計軟件在電子行業的應用范圍還較窄，其自動布線的功能較差，同時對于大型電路的高速PCB設計還不流暢，使用范圍有待推廣。

參考文獻：

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[10] 李圣勇.MAXQ系列單片機的JTAG下載調試器設計 [J].單片機與嵌入式系統應用，2020，20（7）：28-31+36.