掌握 PCB 電路板電路圖：從零開始到像專業人士一樣閱讀與繪製
1 分鐘
在為實際應用設計電路時，最好使用 PCB。PCB 是電子系統的正式電氣表示。如果你不希望元件之間的線路雜亂無章，最好將其轉換為電路板。設計 PCB 有兩個步驟：首先是線路圖設計。線路圖顯示了 IC、電容器、電阻器及其他元件如何互相連接。
線路圖是我們用來產生 PCB 模擬與測試向量的藍圖。第二步是設計 PCB 本身，因為我們從線路圖知道這些元件在板子上將如何連接，便於解讀。正式來說，從線路圖轉到 PCB 時，軟體會產生網表，再用來連接焊盤與元件。在 USB 3.x Hub 線路圖範例中，我們採用了典型的現代 數位設計，具有 中央 IC、穩壓電源路徑、USB 連接器與去耦網路。
線路圖 vs PCB 佈局——你必須了解的兩種圖
每個硬體系統都使用兩種互補的圖來記錄：
1. 線路圖（邏輯設計）： 以符號形式呈現每個元件，並標示適當的輸入/輸出與電源接腳。利用這些功能區塊，我們可以表示電路的電氣連接。它定義了所有規則、電路行為與元件工作條件。使用符號、網路與功能區塊。之所以稱為邏輯，是因為電路的運作取決於我們在此處所做的連接。
2. PCB 佈局（實體實現）： 在紙上電路運作良好，我們可以做模擬，但實際電路由銅線、導孔、疊構、佈線與機械限制組成。若考慮這些後性能仍保持不變，就表示設計完美。佈局的重點在於如何走線；有大量書籍與指南，經驗是關鍵。我們必須考慮 訊號完整性、阻抗控制與可製造性。
以下是我設計的高速 USB Hub PCB 對應影像，遵循了上述所有準則。
符號、網路與階層說明
符號代表元件（例如電阻、電容、TVS 二極體、USB Hub、穩壓器）。這些基本上是實際元件的圖形表示。
網路捕捉電氣連接；將網路命名為 VBUS、3V3、DM/DP、TX_P/N 可提升可讀性。這些網路主要在實際 PCB 佈線時提供協助。
階層將複雜設計劃分為功能區塊，例如：
- 主 USB Hub IC
- 電源調節與穩壓
- USB 上行/下行連接埠
- 晶體振盪器電路
- 狀態 LED
- 保護網路
這種階層式風格在我的線路圖中清晰可見，每個區塊都整齊分組。
10 分鐘內讀懂任何電路圖：
快速閱讀線路圖是必備的工程技能；它依賴區段與元件。若了解基本元素及其用法，解讀電路就會變得非常容易。
標準元件符號庫（2025 版）：
2025 年最常見的線路圖庫包含以下標準化符號：
- 被動元件： R、C、L、網路
- 半導體： 二極體、BJT、MOSFET
- IC： 簡單（運算放大器、LDO）與複雜（MCU、USB Hub、PMIC）
- 特殊元件： ESD 二極體、共模扼流圈、訊號開關
- 連接器： USB Type-A/Type-C、排針、引腳陣列
在我們的 USB Hub 線路圖中，去耦電容器、穩壓器、TVS 二極體與差分 USB 線路的符號都有明確定義。
追蹤訊號流與電源軌
主要有兩種流向：電源與訊號。一條網路要麼是電源，要麼承載類比或數位訊號。我們可以沿著電源或訊號路徑來判斷板子的運作。
對於電源，先找出所有供電輸入（VBUS → 5V → 3.3V 穩壓器）。然後追蹤穩壓後的電源軌到 IC 的電源接腳，並追蹤接地網路。找出大容量電容器、ESD 保護與濾波元件。
要在我的 USB 設計中追蹤訊號流，先從 USB 上行路徑到 Hub IC，再從 Hub IC 的下行連接埠繼續。差分走線（TX/RX 對）務必注意，因為它們有特定的阻抗與等長要求。
辨識常見區塊：電源、MCU、類比、RF
你的 USB Hub 線路圖包含專業 PCB 系統中常見的區塊：
- 電源區塊： 5V 輸入、LDO、去耦網路
- 數位區塊： USB5744 Hub IC、組態接腳、重設網路
- 時脈區塊： 25 MHz 或相關晶體電路
- USB I/O 區塊： 差分 D+/D− 對、ESD 保護、連接埠致能線
- 指示區塊： LED、限流電阻
理解積體電路圖：
IC、MCU 與 PMIC 的接腳判讀技巧
對於像設計中 USB5744 這類大型 IC：
1. 依功能分組接腳：
- 電源接腳（VDD、VDD33、GND）
- USB 上行/下行接腳
- 組態接腳
- LED/狀態接腳
2. 尋找必要元件：
- 每個 VDD 接腳附近的去耦電容器
- 串聯終端電阻
- 晶體負載電容器
- ESD 網路
3. 檢查特殊接腳：
- 差分對（TX±、RX±）
- 組態接腳（設定裝置模式）
- 重設、致能與測試接腳
解讀資料表中的參考設計
資料表通常提供建議的線路圖連接與電源時序要求。這兩者至關重要，因為我們可用這些資料自訂設計，而電源時序則說明電壓與電流瞬變，因此可決定走線厚度與板上穩壓電源。
在資料表中，我找到了晶體振盪器的負載組態、USB 訊號 佈線規則 與 EMI/ESD 指南。根據我所整理的資料，制定了高速走線的佈局限制。
從線路圖到實際 PCB——關鍵連接
網路名稱、封裝指派與 DRC
1. 網路命名： 清晰的名稱如 VBUS、3V3_OUT、TX1_P/N、DM/DP 可避免佈線錯誤。
2. 封裝指派： 每個符號必須對應實際實體封裝：
- USB Hub IC 使用 QFN 封裝
- 電容與電阻使用 SMD 封裝
- USB Type-A 連接器
3. 設計規則檢查（DRC）： 檢查走線寬度是否符合電流需求，差分對是否滿足阻抗規則。
產生 BOM 與基本 PCB 佈局技巧
BOM（材料清單）： 包含料號、數值、封裝、容差、電壓等級與製造商。
佈局技巧： 為將雜散電感降至最低，去耦電容器應盡量靠近 IC 接腳。USB 高速走線應保持短且等長以減少訊號反射。差分對下方應有連續接地平面。維持 USB 3.x 通道的正確差分阻抗，必要時以 20H 規則分離類比與數位回流路徑，其中 H 為兩相鄰層間距。
實際 PCB 基本電路圖
LED 閃爍器、電源與音訊放大器：
雖然我使用了較複雜的設計範例，一些入門電路可幫助練習線路圖解讀：
- LED 閃爍器： 簡單的 GPIO + 電阻 + LED 組合。
- 穩壓電源： 具回授與濾波的 LDO 或 DC-DC 轉換器。
- 音訊放大器： 運算放大器或 D 類拓撲，含增益、輸入濾波與輸出級。
快速排查電路圖錯誤
初學者最常見的錯誤：
- 缺少或擺放錯誤的去耦電容器，未遵循正確阻抗曲線。
- 因錯誤的網路標籤造成短路
- 浮接組態接腳
- 晶體負載電容器數值錯誤
- 高速差分訊號阻抗不匹配
- 連接器方向錯誤
結論：
PCB 電路圖不僅是一張圖，更是定義電子系統如何運作的核心工程文件。我已討論了開始設計所需的幾乎所有概念。掌握線路圖閱讀與理解，將邏輯圖轉換為 PCB 佈局，並累積經驗。在專業層面，我們可以建構可靠的高速系統，如 USB Hub、微控制器平台與電源模組。
持續學習
PCB 電路板設計：初學者逐步指南
印刷電路板（PCB）是大多數現代電子設備的骨幹，提供連接電子元件的平台。對初學者來說，PCB 設計可能看似複雜，但只要方法正確，就能成為一項可掌控且回報豐厚的任務。本指南將帶你一步步完成 PCB 設計流程，從規劃到最終檢查。 今天，我們以鋰離子電池充電模組為例，走完整個設計流程。TP4056 是最常見的充電模組之一，因此為它打造「第二代」會是件很棒的事。為了提高電流額定值，我們將晶片換成新的 IP2312，同時保持與 TP4056 相同的 PCB 尺寸，使其具備高達 3 A 的驅動能力。若要觀看完整教學 ，請參考這篇文章。 印刷電路板設計步驟： 步驟 1：了解電路需求 在進入設計軟體之前，先清楚掌握你想打造的電路。先在紙上或使用 KiCad、Eagle 或 EasyEDA 等軟體繪製草圖。納入所有必要元件，如電阻、電容、微控制器與連接器，並確保各元件正確連接以實現功能。通常電路設計從紙筆開始，靈感源自現實問題；在我們的案例中，問題就是 TP4056 充電時間過長。 步驟 2：選擇 PCB 設計軟體 對初學者而言，介面友善的 PCB 設計軟體至關重要。常見選擇包括 KiCad、Eagle 與 Eas......
PCB 絲印：您需要知道的一切
絲印是 PCB 的最上層，在 PCB 製造流程中，加上絲印是最後一道步驟。此層透過油墨標記來識別 PCB 元件、測試點、符號、商標及其他重要資訊。絲印在協助製造商與設計者透過 PCB 上的註解輕鬆辨識元件方面，扮演關鍵角色。 絲印油墨是一種特殊配方的非導電環氧樹脂，有多種顏色，業界最常見為黑色與白色。PCB 設計軟體通常對絲印層採用標準字體，但設計者亦可依需求選用其他字體。本文將探討絲印的重要性、設計準則、實用技巧，以及如何將自訂字體加入絲印層。查看 JLCPCB 工廠完整 PCB 製造指南。 什麼是 PCB 絲印？ 想像道路與街道缺乏方向／距離文字與地標，是否毫無意義？PCB 絲印就如同地標與文字，提供各電路節點、零件及其他電路的文字資訊。絲印主要用於標記測試點與註解元件前綴名稱，可在製程中透過類似防焊層的 UV 液態感光成像製程完成；若需極細線寬，製造商可能改用「直接圖例印刷」替代方案。 PCB 絲印應包含哪些內容？ 以下資訊應納入 PCB 絲印： 列印公司商標、設計者／製造商名稱 警示符號，例如高壓 版本號碼，如 Ver1.0、V2.0、V3.0、V4.0 等 測試點 元件編號與方向 連接器......
簡化卻精細：單面 PCB 設計
印刷電路板（PCB）是極為關鍵的電子元件，既是電子裝置的支撐結構，也是電子元件間電氣連接的載體。自1925年問世以來，印刷電路板不斷演進，佈局日益精細、層數更多、結構更複雜。然而，即便在這些進步之中，最基本的形式——單面PCB——仍廣泛應用於收音機、洗衣機、遙控器等各種工業產品。 單面PCB的結構 傳統 FR4 單面PCB包含一側銅箔、一側 防焊層，以及兩面絲印（依客戶設計而定）。由於單面板製程中省略電鍍步驟，孔壁無銅（注意：板厚0.4 mm、0.6 mm、0.8 mm與2.0 mm預設以雙面板生產，以最大化板材利用率，這些板厚的導通孔會有電鍍銅）。 單面PCB的焊接 受限於僅單面佈線的結構，焊接只能在該面裸露的焊墊上進行。依元件結構不同，衍生出兩種焊接方式： 1. 同面焊接 元件本體與電路位於同一側，常用於SMT元件焊接。 2. 對側焊接 元件本體與電路分屬兩側，常見於插件元件焊接。 工程檔案設計 實際設計時，完整的PCB需分層繪製。 以雙面板為例，設計於頂層的圖案可直接觀看（例如頂層文字正向顯示）；反之，底層圖案具有鏡像效果：若在底層設計文字且於設計軟體中看起來是正的，實際板子上的文字會因鏡像......
什麼是防焊層，它如何影響您的 PCB 設計？
防焊油墨（solder mask）在 PCB 製造中或許不是最刺激的話題，但絕對是最關鍵的一環。若沒有適當的防焊層，您的印刷電路板（PCB）可能出現短路、橋接、腐蝕等昂貴又耗時的問題。因此，若想確保電子產品的品質、可靠性與壽命，您必須徹底了解防焊油墨——從其用途、種類到應用與設計實踐。在本終極指南中，我們將用清晰的說明、視覺輔助與實際案例，帶您掌握所有必備知識。無論您是經驗豐富的工程師還是好奇的業餘玩家，都能獲得寶貴見解與實用技巧，提升對防焊油墨的理解並取得更好的成果。現在，就讓我們一起潛入防焊油墨的迷人世界，揭開它的秘密！ 防焊油墨的用途是什麼？ 在深入細節之前，先釐清防焊油墨的目的與優點。簡單來說，防焊油墨是一層薄薄的聚合物材料，用來覆蓋並保護 PCB 上的銅箔線路，免受灰塵、濕氣與高溫等外部因素侵害。防焊層也提供絲印與元件之間的視覺對比，方便檢修。此外，它能提升可焊性，阻止焊錫流到非預期區域，避免橋接與短路。 防焊油墨的主要功能之一是保護銅箔線路免受外部因素影響，並確保 PCB 的可焊性。例如，灰塵與髒汙會累積在銅箔上，降低導電性，導致訊號損失或雜訊；濕氣則可能腐蝕銅箔，使其斷裂或弱化，造成......
掌握 PCB 電路板電路圖：從零開始到像專業人士一樣閱讀與繪製
在為實際應用設計電路時，最好使用 PCB。PCB 是電子系統的正式電氣表示。如果你不希望元件之間的線路雜亂無章，最好將其轉換為電路板。設計 PCB 有兩個步驟：首先是線路圖設計。線路圖顯示了 IC、電容器、電阻器及其他元件如何互相連接。 線路圖是我們用來產生 PCB 模擬與測試向量的藍圖。第二步是設計 PCB 本身，因為我們從線路圖知道這些元件在板子上將如何連接，便於解讀。正式來說，從線路圖轉到 PCB 時，軟體會產生網表，再用來連接焊盤與元件。在 USB 3.x Hub 線路圖範例中，我們採用了典型的現代 數位設計，具有 中央 IC、穩壓電源路徑、USB 連接器與去耦網路。 線路圖 vs PCB 佈局——你必須了解的兩種圖 每個硬體系統都使用兩種互補的圖來記錄： 1. 線路圖（邏輯設計）： 以符號形式呈現每個元件，並標示適當的輸入/輸出與電源接腳。利用這些功能區塊，我們可以表示電路的電氣連接。它定義了所有規則、電路行為與元件工作條件。使用符號、網路與功能區塊。之所以稱為邏輯，是因為電路的運作取決於我們在此處所做的連接。 2. PCB 佈局（實體實現）： 在紙上電路運作良好，我們可以做模擬，但實際......
PCB 元件深入解析：基本零件、功能與智慧選型指南
PCB 由主動、被動與機電元件混合組成，共同協作。主動元件用來切換與放大電氣訊號；被動元件不會放大訊號，而是用於儲存與耗散能量；機電元件如開關與繼電器，則透過機械裝置實體連接或斷開電路。PCB 通常包含八大家族元件，你會經常接觸： 元件 主要功能 電阻 限流、上拉、分壓 電容 儲能、去耦、濾波、定時 電感 儲能、濾噪、扼流 二極體（含 LED） 單向導通、整流、指示 電晶體（BJT / MOSFET） 切換與放大 積體電路（IC） 單晶片實現複雜功能 連接器 與外部設備電氣互連 開關 / 繼電器 手動或受控切換電路 每個家族成員眾多，但這八大類涵蓋了你將在 PCB 上放置的絕大多數元件。認識它們有助於你辨識「板子上到底有什麼」，並為深入學習奠定基礎。 主動 vs 被動 vs 機電元件解析 主動元件：需要電源才能運作，可放大或切換訊號。例如：電晶體與半導體 IC。 被動元件：不需外部電源即可運作。電阻依歐姆定律限流，電容則在電場中儲存電荷。被動元件是「螺絲與螺帽」，負責準備與塑形訊號。例如：電源供應器中，大電容與電感用於濾波，電容吸收與釋放能量以平滑漣波，電感則抑制電流突變。 機電元件：連接電氣與物......