我們通常使用一種名為“原理圖”的圖表來學習、分析和設計電氣或電子電路。原理圖由元件符號和連接線組成，其中符號代表從基本無源元件（如電阻器或電容器）到復雜集成電路（如微控制器）等一切元素，而連接線則代表允許電流在電路的不同部分之間自由流動的導電路徑。

所有原理圖都有一個共同點，那就是它們根本無法驅動電機、閃爍LED、過濾噪聲或執(zhí)行我們對電氣系統(tǒng)期望的任何其他有用且有趣的功能。畢竟，原理圖只是一張圖紙。為了真正用電路實現(xiàn)某些功能，我們需要將其原理圖轉換為物理元件和物理連接。簡單的原理圖通常可以在面包板上實現(xiàn)，但絕大多數(shù)電路設計在進入物理領域時，都是以印刷電路板（簡稱PCB）的形式出現(xiàn)的。

PCB的結構

最基本的印刷電路板是一塊平坦、堅硬的絕緣材料，其一側附著有細薄的導電結構。這些導電結構形成了幾何圖案，包括矩形、圓形和正方形等。長而薄的矩形作為互連（即導線的等效物），而各種形狀則作為元件的連接點。

有的印刷電路板只有一層導電層。單層PCB非常受限；電路實現(xiàn)無法有效利用可用面積，且設計師可能難以創(chuàng)建必要的互連。

增加導電層可以使PCB更加緊湊且設計更加容易。雙層板比單層板有了很大改進，而大多數(shù)應用都受益于至少有四層的電路板。四層板由頂層、底層和兩個內(nèi)部層組成。（“頂層”和“底層”可能看起來不像是典型的科學術語，但它們確實是PCB設計和制造領域的正式名稱。）

電路板堆疊

堆疊是多層PCB中導電層和絕緣層的排列。以四層板的堆疊結構為例。

導電材料通常選擇銅。預浸料是一種預先浸漬（因此得名）有樹脂的絕緣材料，而芯板（也是絕緣的）的組成與預浸料相似。

建議盡可能使用四層結構。四層板允許你將一層內(nèi)部層用于參考電位（即接地），另一層內(nèi)部層用于電源電壓。頂層，以及必要時的底層，將是元件層。這種安排有助于PCB設計，也有助于你實現(xiàn)更好的電路性能。

了解PCB特性和術語

在討論印刷電路板時，會出現(xiàn)相當多的專業(yè)詞匯。本節(jié)描述了PCB上發(fā)現(xiàn)的物理結構，并給出了我們用來識別它們的術語。

導電互連稱為跡線，元件的連接點稱為焊盤（對于放置在板表面的引腳）和通孔（對于插入板中鉆出的孔的引腳）。基本的PCB設計包括安排焊盤和通孔，以便正確安裝元件，然后使用跡線連接這些焊盤和通孔。

并非所有鉆出的孔都用于通孔元件。我們經(jīng)常需要將信號或電源電壓從PCB的一層傳輸?shù)搅硪粚樱@是通過使用稱為過孔的小導電孔來實現(xiàn)的。

許多PCB還包括安裝孔，它們具有機械功能而非電氣功能，因此不需要鍍層。此處的“鍍層”一詞指的是沉積在鉆孔內(nèi)壁上的導電材料。銅填充是PCB層中相對較大的部分，填充有導電材料。

銅填充可用于在元件之間提供非常低電阻或低電感的連接，并改善熱性能。完全由一大塊銅填充的PCB層稱為平面層。我們經(jīng)常將內(nèi)部層用作接地平面，并通過在元件引腳旁邊放置過孔來創(chuàng)建接地連接。

通孔或過孔最初是一個銅圈，當鉆頭穿過該圈（理想情況下穿過圓圈的中心）時，它變成一個孔。術語“環(huán)寬”指的是鉆孔后剩余的銅的寬度。

印刷電路板包含各種“補充”信息，這些信息在設備的電氣功能中不起作用。例如，參考指示符唯一地標識元件，點表示正確的元件方向，而項目標題或序列號則有助于我們跟蹤實驗室中積累的許多電路板。我們將這些信息稱為絲印層。