提升您的電路設計技巧：改善效能的提示與技術
1 分鐘
電路設計是現代電子學的關鍵環節，直接影響電子裝置的功能、效能與可靠度。因此，電子工程師與設計人員必須掌握最優秀的電路設計軟體工具。本文將介紹 2023 年最受歡迎的電路設計軟體，並提供專家建議與最佳實務，助您完成高品質的電路設計。
為何電路設計如此重要？
電路設計涵蓋從簡單電路到複雜整合系統的創建過程。電路由 電子元件（如電阻、電容、電晶體）依特定方式排列，以產生所需的電氣輸出。設計好壞將決定功能、效能與可靠度，是工程師與設計人員不可忽視的核心課題。
1. 功能性
電路設計的首要任務，是確保裝置能完成預定功能。設計必須符合電壓、電流、頻率等規格，並在印刷電路板（PCB）的尺寸與形狀限制下完成佈局。優秀的設計能讓裝置如預期運作，滿足終端使用者需求。
2. 可靠度
電路設計直接關係到產品壽命。設計不良可能導致失效或異常，例如電源電路不穩，使電壓波動並損壞其他元件。穩健的設計可提升可靠度，降低故障率。
3. 效能
電路設計決定裝置能否在最低功耗下達到最高效率。設計時需抑制雜訊與干擾，並確保裝置在溫濕度等容許範圍內穩定運作。
4. 成本
設計階段就決定後續生產成本。不良設計會增加製造與測試時間，推高整體費用；良好設計則能精簡流程、降低成本。
5. 創新
電路設計是推動現代電子創新的引擎。隨新技術與 材料 不斷出現，設計者必須快速應對，才能開發出突破性的產品，造福消費者與產業。
如何設計電路板？
電路設計是現代電子科技的核心。優秀的設計能確保裝置正常運作、滿足使用者需求，並帶動產業創新。想達到最佳成果，必須遵循累積多年經驗的最佳實務與業界標準。
注重訊號完整性
訊號完整性指電路在傳輸與接收訊號時不受失真或干擾的能力。高速數位與類比訊號特別敏感，需透過妥善的佈局、元件擺放與走線技巧，降低雜訊、串音與其他干擾。
選擇合適元件與封裝
依電壓、電流、頻率等規格挑選 元件，並確認封裝尺寸能在 PCB 與裝置的空間限制下正常安裝。
最佳化 PCB 佈局與走線
佈局與走線會影響效能、可靠度與成本。技巧包括：縮短走線長度、減少 導通孔 數量、使用適當線寬與間距、避免銳角與直角，同時兼顧散熱與電磁屏蔽需求。
電路模擬與測試
利用 SPICE 等模擬工具預先建模，找出潛在問題；再以示波器、萬用電表等儀器實測，驗證設計符合規格。
專家級電路設計技巧
電路設計複雜且關鍵，除了遵循最佳實務與使用先進工具，專家們還累積了許多實用訣竅，可進一步提升設計品質。
1. 熱管理規劃
預先考量元件發熱與散熱路徑，包含元件擺放、散熱孔、散熱片與風扇配置，避免過熱導致失效。
2. 善用接地層與電源層
大面積銅箔的接地層與電源層可提供低阻抗路徑，減少走線數量、降低雜訊，並提供穩定電源。
3. 最小化 PCB 層數
在滿足功能前提下，盡量減少層數，可降低成本、複雜度與可靠度風險。
4. 使用去耦電容
在所有 IC 的電源與接地腳位附近放置去耦電容，抑制高頻雜訊，提供穩定電壓。
5. 最佳化元件擺放
縮短關鍵走線、降低串音、利於散熱，同時保留測試與除錯空間。
2023 最佳電路設計軟體
市場上有許多電路設計工具，各有特色。以下介紹 2023 年五款熱門軟體。
EasyEDA
EasyEDA 是一款免費的線上電路設計工具，提供易用的電路圖擷取與 PCB 佈局功能。擁有超過 500 萬註冊用戶，深受學生、Maker 與專業工程師喜愛。內建 200 萬以上元件符號、封裝與 3D 模型，並支援 SPICE、混合模式與雲端模擬，亦可即時協作、版本控制與留言，加速團隊合作。
Altium Designer
Altium Designer 為專業級工具，提供完整元件庫、高效電路圖與佈局、訊號完整性與熱分析等高階功能。
Eagle PCB Design
Eagle 以友善介面與豐富元件庫聞名，支援電路圖、PCB 佈局、SPICE 模擬與訊號完整性分析。
KiCAD
KiCAD 為開源工具，提供電路圖、佈局、SPICE 模擬與訊號完整性分析，完全免費且社群活躍。
CircuitMaker
CircuitMaker 為免費工具，介面簡潔，內建元件庫與 SPICE 模擬、訊號完整性分析，適合快速原型開發。
結語：
掌握電路設計是電子專業人員打造高效、可靠且創新產品的必經之路。遵循最佳實務、善用先進工具與專家技巧，並挑選合適的設計軟體，將大幅簡化流程，加速產品上市。
持續學習
PCB 設計中銅箔走線的創新應用
銅導線是印刷電路板（PCB）中不可或缺的元件，為電流在整個電路板上提供傳導路徑。銅導線的表面處理對其功能性與可靠性有決定性影響。目前有多種表面處理可供選擇，每種都有其優勢，正確的選擇取決於銅導線的預期用途。本文將探討銅導線在 PCB 設計中的創新應用，以及可提升其功能的表面處理方式。 為 PCB 設計中的銅導線選擇合適的表面處理 銅導線的表面處理對其功能性與可靠性影響重大。常見的表面處理包括 ENIG、HASL、沉積銀、OSP 與沉積錫，每種都有其優點，需依銅導線的用途選擇。 ENIG 適用於需要高可靠性與抗腐蝕性的銅導線，常見於航太與工業電子。HASL 成本較低，導電性良好，但可靠性不如 ENIG 且較易腐蝕。沉積銀導電性佳、接觸電阻低，但長時間易氧化。OSP 價格低廉、焊錫性良好，但可靠性較低且易氧化。沉積錫表面均勻、焊錫性優異，但可靠性較低且易產生晶鬚導致短路。 銅導線作為電容與電感：實現高效 PCB 的設計技巧 銅導線可設計成電容或電感以儲存電能。透過特定形狀設計，可省去額外元件，縮小體積並降低成本。表面處理需依用途選擇：作為電容時，ENIG 提供優異抗腐蝕性與可靠性；作為電感時，HASL......
如何避免 PCB 設計中的陷阱
設計印刷電路板（PCB）時，必須仔細考量多項因素，才能確保製程順利並避免潛在陷阱。從孔徑與槽孔設計，到線寬與銅箔灌注，掌握這些要點對於打造可靠且功能正常的 PCB 至關重要。本文將探討 PCB 設計中的常見陷阱，並提供克服建議。 導通孔孔徑設計 在 PCB 製造中，0.3 mm 的孔被視為標準孔，小於 0.3 mm 則歸類為小孔。 小孔可能對生產造成多項負面影響： 電鍍困難：孔徑越小，越容易發生電鍍不良或無電鍍。針對小孔，JLCPCB 採用四線低阻製程以確保可靠度。 加工效率降低：小孔需降低鑽孔速度並使用更短鑽頭，導致一次可鑽板材數量減少。因此設計時建議優先採用 0.3 mm 以上孔徑，僅在空間受限時才考慮小孔。 JLCPCB 的最小製程能力： 單／雙面板：0.3 mm（內徑）／0.45 mm（外徑） 多層板：0.15 mm（內徑）／0.25 mm（外徑） 外徑應比內徑大 0.1 mm 以上，建議差距 ≥0.15 mm。 導通孔槽孔設計 PCB 鑽孔中的短槽：長度小於寬度兩倍的槽孔稱為短槽。短槽的最佳長寬比為長度／寬度 ≥2.5（極限值 ≥2）。 長槽選用噴錫處理：若槽孔需經噴錫，建議單邊最小寬度......
5 個常見的 PCB 設計新手錯誤（以及如何避免）
印刷電路板（PCB）是現代電子產品中不可或缺的元件，從智慧型手機、筆記型電腦到汽車與家電都能見到它的身影。PCB 提供了一種高效連接電子元件的方式，能以精簡且可靠的途徑傳輸訊號與電力。然而，設計 PCB 並非易事，尤其對初學者而言。 本文將探討初學者最常犯的 5 大 PCB 設計錯誤及其解決方法。這些錯誤可能導致訊號干擾、散熱問題、電源供應異常，甚至損壞元件。避開這些陷阱，才能確保你的 PCB 既穩定又可靠。 錯誤一：未使用接地層 接地層是 PCB 上大面積且連接到地的銅面，可作為屏蔽層，防止電磁干擾（EMI）影響板上的訊號。若未使用接地層，訊號容易夾雜雜訊，進而降低電路效能。 解決方法：在設計中加入接地層。大多數 PCB 設計軟體都內建快速添加接地層的功能，只需新增一層並將其連接到地網路，即可形成大面積銅面作為接地層。 錯誤二：未檢查間距規則 間距規則（DRC）指的是 PCB 上兩個導電物件（如兩條走線或走線與焊墊）之間的最小距離。忽略間距規則可能導致短路或訊號干擾。 解決方法：在PCB 設計軟體中設定間距規則。多數軟體提供「Rooms」功能，可針對不同區域或物件設定最小間距，避免元件過於靠近而......
選擇合適的 PCB 形狀
為 PCB 選擇合適的外形是至關重要的決策，會大幅影響電子裝置的整體效能、可製造性與美觀。雖然矩形 PCB 最常見且用途廣泛，但還有各種其他形狀能在特定應用中提供獨特優勢。在這份全面指南中，我們將探討不同的 PCB 形狀，為每種形狀提供範例，並展示它們如何優化設計與功能。透過了解 PCB 外形的重要性並參考具體範例，您就能做出明智決策，提升電子系統的表現。 矩形 PCB：經典之選 矩形 PCB 是歷經考驗的可靠選擇，廣泛應用於各行各業。其矩形外形簡單、易於製造，且與標準製程相容。這種形狀可讓元件高效擺放、訊號走線簡單，並能與標準外殼整合。例如，高階筆電通常採用矩形 PCB，以最大化內部空間利用率。矩形設計讓處理器、記憶體、儲存裝置及其他元件得以緊湊排列，造就輕巧而強大的運算裝置。 圓形 PCB：緊湊設計的最佳解 圓形 PCB 在空間有限或追求獨特外觀的應用中特別有利。圓形無尖角，可減少應力集中點，提升機械可靠性。智慧手錶、健身追蹤器與小型醫療裝置常見圓形 PCB。舉例來說，採用圓形外觀的健身追蹤器 PCB，能在手腕上最佳化空間利用，同時提供吸引人且符合人體工學的造型。圓形設計讓感測器、電池與顯示模......
提升您的電路設計技巧：改善效能的提示與技術
電路設計是現代電子學的關鍵環節，直接影響電子裝置的功能、效能與可靠度。因此，電子工程師與設計人員必須掌握最優秀的電路設計軟體工具。本文將介紹 2023 年最受歡迎的電路設計軟體，並提供專家建議與最佳實務，助您完成高品質的電路設計。 為何電路設計如此重要？ 電路設計涵蓋從簡單電路到複雜整合系統的創建過程。電路由 電子元件（如電阻、電容、電晶體）依特定方式排列，以產生所需的電氣輸出。設計好壞將決定功能、效能與可靠度，是工程師與設計人員不可忽視的核心課題。 1. 功能性 電路設計的首要任務，是確保裝置能完成預定功能。設計必須符合電壓、電流、頻率等規格，並在印刷電路板（PCB）的尺寸與形狀限制下完成佈局。優秀的設計能讓裝置如預期運作，滿足終端使用者需求。 2. 可靠度 電路設計直接關係到產品壽命。設計不良可能導致失效或異常，例如電源電路不穩，使電壓波動並損壞其他元件。穩健的設計可提升可靠度，降低故障率。 3. 效能 電路設計決定裝置能否在最低功耗下達到最高效率。設計時需抑制雜訊與干擾，並確保裝置在溫濕度等容許範圍內穩定運作。 4. 成本 設計階段就決定後續生產成本。不良設計會增加製造與測試時間，推高整體費......
空白 PCB 與零件：在空板上的建構之旅
空白 PCB 指的是尚未放置任何元件的未組裝電路板。它由覆銅基板製成，經過鑽孔、阻焊與表面處理，是工程師進行原型、實驗與 DIY 專案的畫布。這類單純的 PCB 不含元件。讓我們深入探討產業採用的標準與技術。 通用空白板 vs 預佈線原型板 通用空白板為覆銅板與通用洞洞板，屬於覆蓋銅箔的絕緣基板，可自行蝕刻或手動配線，適合客製形狀與一次性實驗，常用於實驗室、小量蝕刻或手動設計走線。 預佈線原型板則為洞洞板與 SMD 網格板，已預製孔陣列或 SMD 焊盤，方便由麵包板過渡到 PCB，適合 DIY 專案，優勢在於快速而非客製走線。兩者各有定位：通用空白板重客製，預佈線原型板重速度。 覆銅類型：單面 vs 雙面 vs 多層 單面 (1 層)： 僅在電路板一側覆銅，成本低、機械穩定性佳，適合不需複雜走線且可接受跳線的專案。 雙面 (2 層)： 雙面覆銅並有鍍通孔與導通孔，可在兩面走線，最常見。通常一面為地平面，另一面為訊號走線，是複雜度較低 PCB 的經濟選擇。 多層 (4 層以上)： 針對高密度與複雜設計，需多層與適當疊構，以控制阻抗或高雜訊/高速電路。高速設計時須兼顧訊號與電源完整性。 空白 PCB ......